本實用新型涉及一種相變蓄熱換熱裝置，具體涉及一種利用太陽能和工業生產中產生的高溫余熱實現相變儲能供能的相變蓄熱換熱器。

背景技術：

目前,在現有的能源結構中,熱能是最重要的能源之一。但是,大多數能源,如太陽能、風能、地熱能和工業余熱廢熱等,都存在間斷性和不穩定的特點,在許多情況下人們還不能合理的利用能源。例如在不需要熱時,卻又大量的熱量產生而在急需時又不能及時提供，有時供應熱量有很大一部分作為余熱被損失掉等等。蓄熱換熱器就是解決這種問題的一種裝置,將暫時不用或多余的熱能通過蓄熱材料儲存起來,需要時再釋放熱能。

近年來對蓄熱換熱器的開發或改進，大都從提高換熱效率方面出發，針對蓄熱換熱器內部溫度分布不均勻及局部出現相變“死區”等問題解決措施較少。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是目前的蓄熱換熱器內部溫度分布不均勻及局部出現相變“死區”，提供一種合理布置換熱流體管路來提高儲能供能效率的儲能供能裝置的組合式高效相變蓄熱換熱器。

為解決上述技術問題，本實用新型采用下述技術方案：一種相變蓄熱換熱器，包括熱流體換熱管道I、熱流體換熱管道II和冷流體換熱管道，所述的熱流體換熱管道I為環形管道，熱流體換熱管道II設在熱流體換熱管道I的中心，冷流體換熱管道設在熱流體換熱管道II的管壁I和熱流體換熱管道I的內壁之間，所述的熱流體換熱管道I、熱流體換熱管道II和冷流體換熱管道的間隙中填充有儲能材料。

所述的熱流體換熱管道I的內壁、熱流體換熱管道II的管壁I上和冷流體換熱管道的管壁II上均設有翅片。

所述的熱流體換熱管道I的外壁上設有隔熱層。

所述的隔熱層為玻璃纖維隔熱層。

所述的冷流體換熱管道至少有2個。

采用上述結構的本實用新型基于套管式和多管式蓄熱換熱器的換熱特性，開發一種組合式高效相變蓄熱換熱器，合理布置換熱流體管路來提高儲能供能效率，用以互補或改善當前儲能供能裝置存在的不足，一方面改善蓄熱換熱器內部溫度場分布的不均勻性，另一方面降低相變“死區”對蓄熱換熱器蓄熱性能的影響，達到快速蓄放熱的目的。

通過在換熱管道上添加翅片增加換熱面積，加快蓄放熱速率，并減輕融化和凝固死區對整體蓄放熱時間的影響。換熱流體管道分開設置，省去了外部換熱設備的使用，避免了二次換熱能量的損失，達到高效節能、使用方便的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型橫截面結構示意圖；

圖2是本實用新型各流體流向結構示意圖；

圖3是本實用新型立體結構示意圖；

圖4是本實用新型多級儲熱換熱器示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本實用新型包括熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4，所述的熱流體換熱管道I2為環形管道，熱流體換熱管道II3設在熱流體換熱管道I2的中心，冷流體換熱管道4設在熱流體換熱管道II3的管壁I31和熱流體換熱管道I2的內壁21之間，所述的熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4的間隙中填充有儲能材料6。外界高溫熱源通過熱流體換熱管道I和熱流體換熱管道II3將熱量儲存在蓄熱換熱器內，外界低溫熱源通過冷流體換熱管道4將蓄熱換熱器內的能量釋放加以利用；省去外部換熱設備的使用，減少二次換熱的能量損失，方便節能。

所述的熱流體換熱管道I2的內壁21、熱流體換熱管道II3的管壁I31上和冷流體換熱管道4的管壁II41上均設有翅片7。熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4構成本實用新型套管式和多管式結構的結合，把蓄熱換熱器內部劃分成許多小的區域，在一定程度上降低了自然對流對蓄放熱過程的影響，使蓄熱換熱器內部溫度分布更趨均勻化，避免蓄熱換熱器內部出現局部過熱。翅片7的設置一方面增加了換熱面積，加快蓄放熱速率；另一方面，減緩了凝固死區對整體凝固時間的影響，通過改變翅片的長度，改善相變死區對整體蓄放熱時間的影響。

所述的熱流體換熱管道I2的外壁22上設有隔熱層5。

所述熱流體換熱管道I2的熱流體進口23和熱流體出口24設在外壁22上, 熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4的熱流體或冷流體的進口和出口設在管道兩端。圖2中M向是熱流體換熱管道I2的熱流體流向，N向是熱流體換熱管道II3的熱流體流向，P向是冷流體換熱管道4的冷流體流向。本實用新型側面端蓋8處密封結構如圖3所示。密封用墊片9選用耐高溫、耐腐蝕的石墨墊片；采用螺栓連接進行緊固密封，螺栓具體規格根據所需具體承壓能力選擇；冷、熱流體進出口選用螺紋連接來進行緊固密封；冷流體進口采用一個總管流道，進行分流后進入蓄熱換熱器內部的8個成45o等間隔的冷流體換熱管道4進行放熱供能。

所述的隔熱層5為玻璃纖維隔熱層。厚度為40-60mm，可以是40mm、50mm、60mm。隔絕與外界之間的熱量交換，減少熱能的損失。

所述的冷流體換熱管道4至少有2個。本實用新型冷流體換熱管道4有8個，8個冷流體換熱管道4在熱流體換熱管道II3的管壁I31和熱流體換熱管道I2的內壁21之間平均分布。

所述儲能材料6采用質量分數為54%KNO3-和46%NaNO3二元熔鹽，其具有蒸汽壓力低、儲能密度大、導熱性能好和成本低等優點。同時為了增強儲能材料的導熱性能可以在儲能材料中摻雜強化導熱單元，比如金屬絲、熱管、泡沫金屬等物質。本實用新型熱流體換熱管道I2、熱流體換熱管道II3和冷流體換熱管道4內的導熱介質可相同也可不同，可根據不同儲能溫度選擇不同導熱介質，如導熱油、水等，但需要同時考慮導熱介質與管路的相容性。

本實用新型儲熱時通過熱流體換熱管道I和熱流體換熱管道II與外界高溫熱源連接，采用三套管蓄熱換熱器內外同時加熱的方法，增加單位時間蓄熱量，加快蓄放熱速率；放熱時通過等45o間隔分布在蓄熱換熱器內的8個冷流體換熱管道進行放熱，通過這樣的結構分布，把蓄熱換熱器內部劃分成許多小區域，減薄了換熱表面間相變材料層的厚度，減小換熱熱阻，實現快速均勻蓄放熱。可根據實際需要將2個或2個以上本實用新型同時使用，構成多級儲熱換熱器。

按照此技術方案和選擇不同的儲能材料，可形成多種規格的系列產品。按儲熱供熱的溫度不同，本裝置可制成高、中、低溫的儲能供能裝置。也可根據儲能供能量需求的大小合理選擇整個裝置的大小。可用于太陽能儲能供能，也可用于工業余熱的回收再利用。