一種電加熱蓄熱換熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電加熱蓄熱換熱器，解決現(xiàn)有的電加熱相變蓄熱換熱裝置換熱過程中能量分布不均勻，能量利用率低的問題。本裝置包括罐狀的殼體、電加熱管，殼體內(nèi)裝有蓄熱介質(zhì)，其特征在于，所述殼體內(nèi)還設(shè)有換熱管道，換熱管道在豎直平面上下折返呈蛇行盤繞，換熱管道在水平面上來回折返蛇行設(shè)置或者環(huán)繞圓心螺旋設(shè)置布滿殼體內(nèi)部，殼體上端開口并設(shè)置可拆卸的蓋板，換熱管道的進(jìn)口和出口從蓋板穿出殼體，電加熱管從蓋板上向下伸入殼體內(nèi)部。本實(shí)用新型對(duì)流動(dòng)性不佳的蓄熱介質(zhì)進(jìn)行均勻換熱，提高熱利用效率。
【專利說明】
一種電加熱蓄熱換熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種蓄熱裝置，特別涉及一種電加熱蓄熱換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]中國改革以來，經(jīng)濟(jì)一路高速發(fā)展，到現(xiàn)在⑶P位列世界第二，中國也在經(jīng)歷西方發(fā)達(dá)國家所經(jīng)歷的環(huán)境問題，一次能源煤炭、石油在發(fā)展過程中大規(guī)模得使用，導(dǎo)致環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，污染大氣，氣候變暖。近年來，我國多地霧霾頻發(fā)，嚴(yán)重影響人們?nèi)粘Ｉ詈蜕眢w健康。為此，國務(wù)院及各省市紛紛出臺(tái)大氣污染防治政策和實(shí)施方案。全面整治和淘汰燃煤小鍋爐已提上日程，“煤改氣”、“煤改電”已成為大勢(shì)所趨。其中“煤改電”方向，主要利用國家谷電政策實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和降低能耗。利用谷電電能間接供熱技術(shù)的核心主要在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，目前相變蓄熱系統(tǒng)正成為間接供熱技術(shù)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的發(fā)展主流。
[0003]現(xiàn)有電加熱蓄熱換熱系統(tǒng)，如中國專利局2014年3月12日公開的CN103629816A號(hào)專利，名稱為一種基于相變蓄熱的分時(shí)峰谷用電熱水器裝置。該裝置包括:熱水器內(nèi)膽，電加熱裝置，相變材料，換熱水管，保溫層，熱水器外殼，智能控制裝置，溫度數(shù)字顯示屏，報(bào)警器，安全排氣閥及溫度傳感器。熱水器內(nèi)膽是雙層的，內(nèi)膽雙層壁之間是真空層，熱水器內(nèi)膽里填裝一定量的相變材料，電加熱裝置，和換熱水管分別安裝固定在熱水器內(nèi)膽的空腔里，并浸沒在相變材料中，換熱水管包括冷水管和熱水管，冷水管自來水管相連，熱水管與淋浴器相連，構(gòu)成熱水器的水路循環(huán)。
[0004]現(xiàn)有的電加熱相變蓄熱換熱器利用蓄熱介質(zhì)的固相-液相的來回變化過程中能吸收和釋放大量熱量的潛熱蓄熱效果，來提高蓄熱介質(zhì)的蓄熱能力，利用谷電加熱儲(chǔ)存熱量，滿足日常使用需求，減少能耗。但現(xiàn)有的電加熱相變蓄熱換熱器，蓄熱介質(zhì)在固相狀態(tài)下不流動(dòng)，無論是電加熱還是放熱，容易造成蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)罐中能量部分不均勻的現(xiàn)象，能量利用率低，甚至由于導(dǎo)熱不暢，導(dǎo)致加熱過程中局部過燒，對(duì)加熱系統(tǒng)產(chǎn)生損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有的電加熱相變蓄熱換熱裝置換熱過程中能量分布不均勻，能量利用率低的問題，提供一種電加熱蓄熱換熱器。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種電加熱蓄熱換熱器，包括罐狀的殼體、電加熱管，殼體內(nèi)裝有蓄熱介質(zhì)，所述殼體內(nèi)還設(shè)有換熱管道，換熱管道在豎直平面上下折返呈蛇行盤繞，換熱管道在水平面上來回折返蛇行設(shè)置或者環(huán)繞圓心螺旋設(shè)置布滿殼體內(nèi)部，殼體上端開口并設(shè)置可拆卸的蓋板，換熱管道的進(jìn)口和出口從蓋板穿出殼體，電加熱管從蓋板上向下伸入殼體內(nèi)部。本裝置適用的蓄熱介質(zhì)可以是利用液相顯熱的蓄熱介質(zhì)，也可以是利用相變潛熱的蓄熱介質(zhì)，換熱管道在水平方向和豎直方向均盤繞分布，布滿殼體內(nèi)部的整個(gè)空間，使換熱管道能充分跟殼體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)換熱，提高熱利用率。本裝置的電加熱裝置在夜晚谷電時(shí)間啟動(dòng)，對(duì)蓄熱介質(zhì)進(jìn)行蓄熱;在需要使用熱量的時(shí)候換熱管道內(nèi)通入冷媒，與蓄熱介質(zhì)換熱。電加熱管從蓋板插入殼體內(nèi)，可以隨蓋板一起拆卸更換，也可以單獨(dú)拆卸更換。
[0007]作為優(yōu)選，所述蓋板上方還設(shè)有對(duì)電加熱管電極密封保護(hù)的罩殼。
[0008]作為優(yōu)選，所述換熱管道在水平面上環(huán)繞圓心螺旋設(shè)置，換熱管道的進(jìn)口設(shè)置在圓心處、出口設(shè)置在邊緣處，所述換熱管道在水平面上從圓心向邊緣螺旋間隙逐漸減小。換熱管道內(nèi)流通冷媒，進(jìn)口處冷媒溫度低，熱交換劇烈，對(duì)蓄熱介質(zhì)熱量消耗大，出口處冷媒溫度高，熱交換比較平緩，對(duì)蓄熱介質(zhì)熱量消耗小，而對(duì)于需要利用到相變蓄熱的蓄熱介質(zhì)，流動(dòng)性較差，容易造成熱量分布不均，換熱效果變差。因此，在進(jìn)口處換熱管道布置較為稀疏，而出口處換熱管道布置較密，均衡利用殼體內(nèi)各處的熱量。
[0009]作為優(yōu)選，所述電加熱管分布密度在水平面上從中心向邊緣逐步減小。與換熱管道分布向?qū)?yīng)的，殼體中心位置與剛進(jìn)入殼體的冷媒換熱，放熱快，因此，電加熱管也分布較密，并向邊緣呈放射狀逐步稀疏。
[0010]作為優(yōu)選，所述殼體內(nèi)還設(shè)有若干水平的隔板，隔板上開設(shè)有供換熱管道穿過的穿管孔，所述隔板上還開設(shè)有供蓄熱介質(zhì)灌裝、膨脹、流動(dòng)的過流孔。電加熱管與過流孔對(duì)齊從過流孔位置向下插入。如果存在部分電加熱管與過流孔位置不對(duì)應(yīng)，則在隔板上開設(shè)專門的加熱管孔。
[0011]作為優(yōu)選，所述隔板和換熱管道在交接處固定。換熱管道和隔板形成整體換熱管系結(jié)構(gòu)，并與殼體獨(dú)立設(shè)置，可以與殼體分離更換。
[0012]作為優(yōu)選，所述隔板沿上下設(shè)置多個(gè)，多個(gè)隔板之間通過定距管支撐。
[0013]作為優(yōu)選，所述定距管底部抵靠殼體的底壁作為支撐，所述定距管的頂部高于最上方的隔板作為更換換熱管道的拉桿。定距管作為拉桿，不僅對(duì)隔板形成支撐，而且可以作為受力點(diǎn)，將隔板和換熱管道整體從殼體內(nèi)吊裝更換。
[0014]作為優(yōu)選，所述殼體上端環(huán)周上均勻設(shè)置若干灌裝蓄熱介質(zhì)的灌裝口。
[0015]上述電加熱蓄熱換熱器的蓄熱放熱方法，蓄熱介質(zhì)采用可相變蓄熱的介質(zhì)；蓄熱過程為采用電加熱管對(duì)殼體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)進(jìn)行加熱;放熱過程為蓄熱介質(zhì)與換熱管道內(nèi)的冷媒熱交換，當(dāng)蓄熱介質(zhì)放熱過程達(dá)到相變溫度，電加熱管低功率啟動(dòng)保持電加熱管表層蓄熱介質(zhì)處于熔融狀態(tài)。通常在夜晚谷電時(shí)間進(jìn)行電加熱蓄熱，在白天用電高峰期放熱進(jìn)行熱利用，放熱過程中通常電加熱管是停止加熱的，而蓄熱介質(zhì)放熱達(dá)到相變溫度時(shí)，電加熱管低功率啟動(dòng)，保證電加熱管表層的蓄熱介質(zhì)保持熔融狀態(tài)，避免電加熱管直接加熱固態(tài)蓄熱介質(zhì)，熱傳遞不佳，導(dǎo)致局部過燒。
[0016]本實(shí)用新型采用整體分布的換熱管道，對(duì)流動(dòng)性不佳的蓄熱介質(zhì)進(jìn)行均勻換熱，提高熱利用效率;并在換熱管道布置過程中充分考慮進(jìn)口和出口的換熱差異，對(duì)換熱管道分布、電加熱管的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，使整個(gè)換熱均衡;在利用相變蓄熱的蓄熱介質(zhì)放熱達(dá)到相變溫度時(shí)，電加熱管低功率啟動(dòng)，保證電加熱管表層的蓄熱介質(zhì)保持熔融狀態(tài)，避免電加熱管直接加熱固態(tài)蓄熱介質(zhì)，熱傳遞不佳，導(dǎo)致局部過燒。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的圖1中換熱管道的側(cè)視分布圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型的圖1中電加熱管的側(cè)視分布圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的換熱管道俯視分布圖。
[0021 ]圖5是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的電加熱管俯視分布圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的隔板結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0023]圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的換熱管道俯視分布圖。
[0024]圖8是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電加熱管俯視分布圖。
[0025]圖9是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的隔板結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0026I圖中:1、電加熱管，2、換熱管道，3、過流孔，4、隔板，5、殼體，6、定距管，7、蓋板，8、
罩殼，9、保溫層，10、溫控裝置，11、蓄熱介質(zhì)，a、換熱管道進(jìn)口，b、換熱管道出口，C、灌裝口。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0028]實(shí)施例1:一種電加熱蓄熱換熱器，如圖1至6所不。本裝置包括殼體5，殼體5為上部開口的罐狀，上部開口處采用可吊裝拆卸的蓋板7封蓋。殼體內(nèi)灌裝蓄熱介質(zhì)11，蓄熱介質(zhì)為可相變蓄熱的介質(zhì)。殼體上端的環(huán)周上設(shè)有4個(gè)灌裝口 C，殼體底端設(shè)有蓄熱介質(zhì)的排出口。殼體內(nèi)設(shè)有換熱管道2，如圖1、2所示，換熱管道在豎直平面上下折返呈蛇行盤繞，如圖4所示，換熱管道在水平面上來回折返蛇行設(shè)置布滿殼體內(nèi)部。如圖2、6所示，殼體5內(nèi)還沿上下設(shè)有三層隔板4對(duì)換熱管道形成支撐，隔板上開設(shè)有供換熱管道穿過的穿管孔、并在穿管孔位置與換熱管道外壁焊接固定，隔板4上還開設(shè)供蓄熱介質(zhì)11灌裝、流動(dòng)的過流孔3。各層隔板4通過豎直設(shè)置的定距管6定距并支撐，定距管6底端抵靠殼體底部，防止換熱管道直接受壓，定距管上端高于最上層隔板4作為拉桿，便于整個(gè)換熱管道的吊裝更換，殼體內(nèi)蓄熱介質(zhì)的液位高于最上層的隔板4，低于灌裝口 C。換熱管道進(jìn)口 a和換熱管道出口 b從蓋板7上伸出與外部管道串聯(lián)。
[0029]如圖3、5所示，電加熱管I從蓋板7向下伸入殼體5內(nèi)，并穿過隔板4的過流孔3向下方插入至殼體內(nèi)的底部。電加熱管還配套設(shè)置溫控裝置10。蓋板的上方設(shè)有對(duì)溫控裝置10、電加熱管I的電極形成密封保護(hù)的罩殼。
[0030]本裝置的蓄熱放熱方法如下:蓄熱介質(zhì)采用可相變蓄熱的介質(zhì)；蓄熱過程為采用電加熱管對(duì)殼體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)進(jìn)行加熱；放熱過程為蓄熱介質(zhì)與換熱管道內(nèi)的冷媒熱交換，當(dāng)蓄熱介質(zhì)放熱過程達(dá)到相變溫度，電加熱管低功率啟動(dòng)保持電加熱管表層蓄熱介質(zhì)處于熔融狀態(tài)。在夜晚谷電時(shí)間進(jìn)行電加熱蓄熱，在白天用電高峰期放熱進(jìn)行熱利用，放熱過程中通常電加熱管是停止加熱的，而蓄熱介質(zhì)放熱達(dá)到相變溫度時(shí)，電加熱管低功率啟動(dòng)，保證電加熱管表層的蓄熱介質(zhì)保持熔融狀態(tài)，避免電加熱管直接加熱固態(tài)蓄熱介質(zhì)，熱傳遞不佳，導(dǎo)致局部過燒。
[0031]實(shí)施例2:—種根據(jù)換熱管道進(jìn)出口位置設(shè)計(jì)換熱管道分布密度的電加熱蓄熱換熱器，如圖1至圖3、圖7至9所示。本裝置包括殼體5，殼體5為上部開口的罐狀，上部開口處采用可吊裝拆卸的蓋板7封蓋。殼體內(nèi)灌裝蓄熱介質(zhì)11，蓄熱介質(zhì)為可相變蓄熱的介質(zhì)。殼體上端的環(huán)周上設(shè)有4個(gè)灌裝口 C，殼體底端設(shè)有蓄熱介質(zhì)的排出口。殼體內(nèi)設(shè)有換熱管道2，如圖1、2所示，換熱管道在豎直平面上下折返呈蛇行盤繞，如圖7所示，換熱管道在水平面環(huán)繞圓心呈螺旋布置，換熱管道進(jìn)口 a位于中心處，換熱管道出口 b位于邊緣處，所述換熱管道在水平面上從圓心向邊緣螺旋間隙逐漸減小，即從圓心向邊緣換熱管道的密度逐漸增大。對(duì)應(yīng)的，電加熱管I分布密度在水平面上從中心向邊緣逐步減小。如圖2、9所示，殼體5內(nèi)還沿上下設(shè)有三層隔板4對(duì)換熱管道形成支撐，隔板上開設(shè)有供換熱管道穿過的穿管孔、并在穿管孔位置與換熱管道外壁焊接固定，隔板4上還開設(shè)供蓄熱介質(zhì)11灌裝、流動(dòng)的過流孔3。各層隔板4通過豎直設(shè)置的定距管6定距并支撐，定距管6底端抵靠殼體底部，防止換熱管道直接受壓，定距管上端高于最上層隔板4作為拉桿，便于整個(gè)換熱管道的吊裝更換，殼體內(nèi)蓄熱介質(zhì)的液位高于最上層的隔板4，低于灌裝口 C。換熱管道進(jìn)口 a和換熱管道出口 b從蓋板7上伸出與外部管道串聯(lián)。
[0032]如圖3、8所示，電加熱管I從蓋板7向下伸入殼體5內(nèi)，并穿過隔板4的過流孔3向下方插入至殼體內(nèi)的底部。電加熱管I分布密度在水平面上從中心向邊緣逐步減小。電加熱管還配套設(shè)置溫控裝置10。蓋板的上方設(shè)有對(duì)溫控裝置10、電加熱管I的電極形成密封保護(hù)的
Pa 士卓冗。
[0033]換熱管道內(nèi)流通冷媒，進(jìn)口處冷媒溫度低，熱交換劇烈，對(duì)蓄熱介質(zhì)熱量消耗大，出口處冷媒溫度高，熱交換比較平緩，對(duì)蓄熱介質(zhì)熱量消耗小，而對(duì)于需要利用到相變蓄熱的蓄熱介質(zhì)，流動(dòng)性較差，容易造成熱量分布不均，換熱效果變差。因此，在進(jìn)口處換熱管道布置較為稀疏，而出口處換熱管道布置較密，均衡利用殼體內(nèi)各處的熱量。與換熱管道分布向?qū)?yīng)的，殼體中心位置與剛進(jìn)入殼體的冷媒換熱，放熱快，因此，電加熱管也分布較密，并向邊緣呈放射狀逐步稀疏。
[0034]本裝置的蓄熱放熱方法如下:蓄熱介質(zhì)采用可相變蓄熱的蓄熱介質(zhì)；蓄熱過程為采用電加熱管對(duì)殼體內(nèi)的蓄熱介質(zhì)進(jìn)行加熱;放熱過程為蓄熱介質(zhì)與換熱管道內(nèi)的冷媒熱交換，當(dāng)蓄熱介質(zhì)放熱過程達(dá)到相變溫度，電加熱管低功率啟動(dòng)保持電加熱管表層蓄熱介質(zhì)處于熔融狀態(tài)。在夜晚谷電時(shí)間進(jìn)行電加熱蓄熱，在白天用電高峰期放熱進(jìn)行熱利用，放熱過程中通常電加熱管是停止加熱的，而蓄熱介質(zhì)放熱達(dá)到相變溫度時(shí)，電加熱管低功率啟動(dòng)，保證電加熱管表層的蓄熱介質(zhì)保持熔融狀態(tài)，避免電加熱管直接加熱固態(tài)蓄熱介質(zhì)，熱傳遞不佳，導(dǎo)致局部過燒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電加熱蓄熱換熱器，包括罐狀的殼體、電加熱管，殼體內(nèi)裝有蓄熱介質(zhì)，其特征在于，所述殼體內(nèi)還設(shè)有換熱管道，換熱管道在豎直平面上下折返呈蛇行盤繞，換熱管道在水平面上來回折返蛇行設(shè)置或者環(huán)繞圓心螺旋設(shè)置布滿殼體內(nèi)部，殼體上端開口并設(shè)置可拆卸的蓋板，換熱管道的進(jìn)口和出口從蓋板穿出殼體，電加熱管從蓋板上向下伸入殼體內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述蓋板上方還設(shè)有對(duì)電加熱管電極密封保護(hù)的罩殼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述換熱管道在水平面上環(huán)繞圓心螺旋設(shè)置，換熱管道的進(jìn)口設(shè)置在圓心處、出口設(shè)置在邊緣處，所述換熱管道在水平面上從圓心向邊緣螺旋間隙逐漸減小。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述電加熱管分布密度在水平面上從中心向邊緣逐步減小。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述殼體內(nèi)還設(shè)有若干水平的隔板，隔板上開設(shè)有供換熱管道穿過的穿管孔，所述隔板上還開設(shè)有供蓄熱介質(zhì)灌裝、膨脹、流動(dòng)的過流孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述隔板和換熱管道在交接處固定。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述隔板沿上下設(shè)置多個(gè)，多個(gè)隔板之間通過定距管支撐。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述定距管底部抵靠殼體的底壁作為支撐，所述定距管的頂部高于最上方的隔板作為更換換熱管道的拉桿。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種電加熱蓄熱換熱器，其特征在于:所述殼體上端環(huán)周上均勻設(shè)置若干灌裝蓄熱介質(zhì)的灌裝口。
【文檔編號(hào)】H05B3/40GK205448788SQ201620196756
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】顧向明, 田偉豐, 姚利森
【申請(qǐng)人】杭州工電能源科技有限公司