立式相變儲(chǔ)熱罐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及太陽能光熱發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種立式相變儲(chǔ)熱罐。該立式相變儲(chǔ)熱罐包括立式的儲(chǔ)熱罐罐體、多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體、多孔密排噴淋裝置和相變換熱裝置，上述儲(chǔ)熱材料封裝體用于封裝相變儲(chǔ)熱介質(zhì)并且立式密排于該儲(chǔ)熱罐罐體內(nèi)部，相變儲(chǔ)熱介質(zhì)用于儲(chǔ)熱或放熱，多孔密排噴淋裝置布置于儲(chǔ)熱材料封裝體上方以用于噴灑相變換熱介質(zhì)，相變換熱裝置布置于該多孔密排噴淋裝置上方。本實(shí)用新型的立式相變儲(chǔ)熱罐具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、更高的填充率和更低的制作成本。
【專利說明】立式相變儲(chǔ)熱罐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種立式相變儲(chǔ)熱罐。

【背景技術(shù)】
[0002]在地球上任意地點(diǎn)，由于云層遮擋或在夜間，太陽能的供給是不連續(xù)的。為了保證在有云層遮擋或夜間時(shí)太陽能發(fā)電系統(tǒng)不對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，將輻射強(qiáng)度在一天中變化很大的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣ǖ碾娔埽⑹固柲馨l(fā)電系統(tǒng)像傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)一樣成為可調(diào)度能源，儲(chǔ)能技術(shù)是至關(guān)重要的。
[0003]按照熱能存儲(chǔ)方式不同，目前國際上太陽能高溫儲(chǔ)熱技術(shù)主要可分為顯熱蓄熱和潛熱蓄熱兩種方式。其中雙罐融鹽儲(chǔ)熱是目前相對(duì)成熟且具有商業(yè)可行性的顯熱儲(chǔ)熱方式，但此技術(shù)所用儲(chǔ)熱設(shè)備成本較高，儲(chǔ)熱能量密度較低，儲(chǔ)熱溫差較大，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)大。相變蓄熱技術(shù)具有相變溫區(qū)窄、相變潛熱大、儲(chǔ)熱能量密度高，制作成本低等特點(diǎn)。但相變儲(chǔ)熱技術(shù)換熱困難以及相變過程中的材料體積變化所造成的應(yīng)力問題一直難以解決。國際上均采用導(dǎo)熱流體強(qiáng)迫對(duì)流換熱，這一技術(shù)存在換熱溫度不均，充放熱時(shí)傳熱流體的流量變化大，控制難，傳熱過程復(fù)雜，難于建模等缺點(diǎn)。
[0004]相變儲(chǔ)熱和相變換熱相結(jié)合的新型技術(shù)，可徹底突破上述顯熱儲(chǔ)熱和相變儲(chǔ)熱的換熱瓶頸，適于太陽能光熱發(fā)電儲(chǔ)熱需求。將相變換熱和相變儲(chǔ)熱技術(shù)相結(jié)合，利用傳熱媒介的液-氣兩相的蒸發(fā)-冷凝過程換熱，解決了充放熱中的均勻傳熱和充放熱過程中的控制難題，同時(shí)利用相變儲(chǔ)熱材料的固-液相變過程實(shí)現(xiàn)窄溫區(qū)、高密度的儲(chǔ)熱。為了進(jìn)一步降低成本，高填充率的儲(chǔ)熱罐結(jié)構(gòu)不可或缺，因此，目前我們迫切需要一種高密度的儲(chǔ)熱、高填充率和低成本的儲(chǔ)熱罐。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種立式相變儲(chǔ)熱罐。具有更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、更高的填充率和更低的制作成本。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種立式相變儲(chǔ)熱罐。該立式相變儲(chǔ)熱罐包括立式的儲(chǔ)熱罐罐體、多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體、多孔密排噴淋裝置和相變換熱裝置。所述儲(chǔ)熱材料封裝體用于封裝相變儲(chǔ)熱介質(zhì)并且立式密排于所述儲(chǔ)熱罐罐體內(nèi)部，所述相變儲(chǔ)熱介質(zhì)用于儲(chǔ)熱或放熱；所述多孔密排噴淋裝置布置于所述儲(chǔ)熱材料封裝體上方并用于將相變換熱介質(zhì)向所述儲(chǔ)熱材料封裝體噴灑；所述相變換熱裝置布置于所述多孔密排噴淋裝置上方。
[0007]在另一優(yōu)選例中，所述的密排是指儲(chǔ)熱材料封裝體的填充率> 70%，較佳地為70-85%。
[0008]在另一優(yōu)選例中，所述儲(chǔ)熱材料封裝體的填充率是指儲(chǔ)熱材料封裝體所占儲(chǔ)熱罐罐體的體積百分比。
[0009]可選地，所述儲(chǔ)熱材料封裝體由多種尺寸組成；
[0010]可選地，所述儲(chǔ)熱材料封裝體為圓柱體或棱柱體。
[0011]可選地，所述相變儲(chǔ)熱介質(zhì)為水、油或其他可用于相變儲(chǔ)熱的介質(zhì)。
[0012]可選地，所述相變儲(chǔ)熱罐還包括儲(chǔ)熱材料封裝體孔板，該儲(chǔ)熱材料封裝體孔板具有多個(gè)孔，用于布置所述儲(chǔ)熱材料封裝體。
[0013]可選地，所述儲(chǔ)熱材料封裝體孔板為圓形、長方形、菱形或其他適合的形狀。
[0014]可選地，所述儲(chǔ)熱材料封裝體孔板可以為一塊或多塊，布置于儲(chǔ)熱罐罐體的各部位以固定多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體。較佳地，在所述儲(chǔ)熱材料封裝體中部偏上布置一塊儲(chǔ)熱材料封裝體孔板，并在所述儲(chǔ)熱材料封裝體下端布置一塊儲(chǔ)熱材料封裝體孔板。
[0015]可選地，所述相變換熱裝置為相變換熱管，所述相變換熱管為管內(nèi)蒸發(fā)、管外冷凝結(jié)構(gòu)并采用液汽潛熱換熱。
[0016]可選地，所述多孔密排噴淋裝置包括換熱介質(zhì)管路和鏈接在所述換熱介質(zhì)管路上的小型噴頭，所述換熱介質(zhì)管路平行排布并通過匯流管并聯(lián)連接，所述匯流管與包含進(jìn)液口的主管路流體連通，所述匯流管中的相變換熱介質(zhì)通過該進(jìn)液口提供。較佳地，所述相變換熱介質(zhì)為水、油或其他可用于相變換熱的介質(zhì)。
[0017]可選地，所述儲(chǔ)熱罐罐體具有用于密封所述相變儲(chǔ)熱罐的上、下封頭。
[0018]可選地，所述上、下封頭為橢圓封頭、圓形封頭、菱形封頭或其他形狀的封頭。
[0019]可選地，所述相變儲(chǔ)熱罐通過底板固定。
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于:立式相變儲(chǔ)熱罐克服了傳統(tǒng)臥式儲(chǔ)熱設(shè)備的儲(chǔ)熱管支撐結(jié)構(gòu)容易發(fā)生形變、導(dǎo)致儲(chǔ)熱管發(fā)生泄漏的弊端，同時(shí)簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，利于生產(chǎn)，降低了罐體成本。儲(chǔ)熱材料封裝體立式密排，增大了儲(chǔ)熱罐的填充率，從而降低了制作成本。為進(jìn)一步降低儲(chǔ)熱成本，將導(dǎo)熱油蒸汽與水的相變換熱管排布于儲(chǔ)熱罐內(nèi)部，直接產(chǎn)生水蒸汽，形成儲(chǔ)熱換熱一體系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)提高了導(dǎo)熱油蒸汽和水的換熱效果，大幅減少了蒸汽發(fā)生器的換熱管及罐體設(shè)備投入。此外，本實(shí)用新型立式相變儲(chǔ)熱罐采用多孔密排噴淋結(jié)構(gòu)以配合高填充率的儲(chǔ)熱材料封裝體，可以獲得更佳的換熱效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的立式相變儲(chǔ)熱罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的立式相變儲(chǔ)熱罐中的儲(chǔ)熱材料封裝體孔板的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0023]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的立式相變儲(chǔ)熱罐中的多孔密排噴淋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0025]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖中相同或相似的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記表示。
[0026]在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，如圖1所示，一立式相變儲(chǔ)熱罐包括立式的儲(chǔ)熱罐罐體1、多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體2、多孔密排噴淋裝置4和相變換熱裝置5。多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體2用于封裝相變儲(chǔ)熱介質(zhì)并且立式密排于該儲(chǔ)熱罐罐體I內(nèi)部，相變儲(chǔ)熱介質(zhì)用于儲(chǔ)熱或放熱。多孔密排噴淋裝置4布置于儲(chǔ)熱材料封裝體2上方并用于將相變換熱介質(zhì)向儲(chǔ)熱材料封裝體2噴灑。相變換熱裝置5布置于多孔密排噴淋裝置4上方。
[0027]將封裝相變儲(chǔ)熱介質(zhì)的儲(chǔ)熱材料封裝體2排布于立式相變儲(chǔ)熱罐內(nèi)部，可以提高換熱效果，例如導(dǎo)熱油蒸汽與水的換熱效果，減少了設(shè)備投入。
[0028]優(yōu)選地，該儲(chǔ)熱罐罐體具有用于密封所述相變儲(chǔ)熱罐的上、下封頭6、7。上、下封頭
6、7為橢圓封頭，該儲(chǔ)熱罐罐體通過底板8固定。立式結(jié)構(gòu)、橢圓封頭的罐體有利于應(yīng)力的平均分配，一方面使得儲(chǔ)熱罐罐體受力均勻，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，利于生產(chǎn)，另一方面降低了罐體成本。
[0029]優(yōu)選地，上述儲(chǔ)熱材料封裝體由多種尺寸組成以提高填充率(填充率可達(dá)到73%以上)?？蛇x地，上述儲(chǔ)熱材料封裝體為圓柱體。
[0030]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，該相變儲(chǔ)熱罐還包括儲(chǔ)熱材料封裝體孔板3。如圖2所示，該儲(chǔ)熱材料封裝體孔板3具有多個(gè)孔，上面密排布置多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體2。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，該儲(chǔ)熱材料封裝體孔板3為圓形并且由多個(gè)一定尺寸的圓孔組成，不僅增大了儲(chǔ)熱罐的填充率，而且由于此種結(jié)構(gòu)對(duì)稱性高，相變界面對(duì)稱性高，當(dāng)換熱功率恒定時(shí)，換熱溫差與時(shí)間呈線性關(guān)系，控制簡單。立式結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)熱罐不易發(fā)生形變，避免了儲(chǔ)熱管發(fā)生泄漏的危險(xiǎn)。
[0031]可以理解，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，該儲(chǔ)熱材料封裝體孔板3也可以是其他形狀，并具有可以相應(yīng)地容納各儲(chǔ)熱材料封裝體的孔形，不限于上述圓形。此外，可以理解，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，也可以使用其他裝置對(duì)儲(chǔ)熱材料封裝體2進(jìn)行固定，不限于上述儲(chǔ)熱材料封裝體孔板3。
[0032]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，上述相變換熱裝置5布置于該儲(chǔ)熱罐罐體內(nèi)部。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，該相變換熱裝置5為相變換熱管，這些相變換熱管為管內(nèi)蒸發(fā)、管外冷凝結(jié)構(gòu)，采用液汽潛熱換熱，儲(chǔ)熱材料封裝體表面溫度均勻，換熱系數(shù)大，當(dāng)換熱量一定時(shí)，所需液體流量小，循環(huán)功耗小?？梢岳斫猓诒緦?shí)用新型的其他實(shí)施例中，也可以采用其他形式的相變換熱裝置。
[0033]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，該多孔密排噴淋裝置4包括換熱介質(zhì)管路9和鏈接在換熱介質(zhì)管路9上的小型噴頭10，這些換熱介質(zhì)管路9平行排布并通過匯流管11并聯(lián)連接，該匯流管11與包含進(jìn)液口 13的主管路12流體連通，該匯流管11中的相變換熱介質(zhì)通過該進(jìn)液口 13提供。優(yōu)選地，上述相變換熱介質(zhì)為水或油。
[0034]上述各結(jié)構(gòu)形成圖1所示的立式相變儲(chǔ)熱罐的一較佳實(shí)施例，其運(yùn)作方式主要如下:相變換熱介質(zhì)通過進(jìn)液口 13進(jìn)入儲(chǔ)熱罐罐體I，通過主管路12、匯流管11流向各換熱介質(zhì)管路9，并經(jīng)由鏈接在換熱介質(zhì)管路9上的小型噴頭10向各儲(chǔ)熱材料封裝體2噴灑；液態(tài)的相變換熱介質(zhì)從儲(chǔ)熱材料封裝體2中的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)吸收熱量并蒸發(fā)；汽態(tài)的相變換熱介質(zhì)到達(dá)相變換熱管5表面，釋放熱量給相變換熱管5中的介質(zhì)并在相變換熱管5表面冷凝，從而通過相變換熱將相變儲(chǔ)熱介質(zhì)中的熱量釋放以對(duì)相變換熱管中的介質(zhì)進(jìn)行加熱，相變換熱管中經(jīng)加熱的介質(zhì)輸出后可用于日常生活和工業(yè)等應(yīng)用中。如圖1所示，在儲(chǔ)熱材料封裝體2中的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)釋放一定熱量后,可以通過一輸入管道和一輸出管道在各儲(chǔ)熱材料封裝體2中注入具有高熱量的新的相變儲(chǔ)熱介質(zhì)以進(jìn)行新的換熱程序。
[0035]雖然通過參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，包括: 立式的儲(chǔ)熱罐罐體； 多個(gè)儲(chǔ)熱材料封裝體，所述儲(chǔ)熱材料封裝體用于封裝相變儲(chǔ)熱介質(zhì)并且立式密排于所述儲(chǔ)熱罐罐體內(nèi)部，所述相變儲(chǔ)熱介質(zhì)用于儲(chǔ)熱或放熱； 多孔密排噴淋裝置，布置于所述儲(chǔ)熱材料封裝體上方并用于將相變換熱介質(zhì)向所述儲(chǔ)熱材料封裝體噴灑；以及 相變換熱裝置，布置于所述多孔密排噴淋裝置上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述儲(chǔ)熱材料封裝體由多種尺寸組成； 和/或所述儲(chǔ)熱材料封裝體為圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述相變儲(chǔ)熱介質(zhì)為水或油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述相變儲(chǔ)熱罐還包括儲(chǔ)熱材料封裝體孔板，該儲(chǔ)熱材料封裝體孔板具有多個(gè)孔，用于布置所述儲(chǔ)熱材料封裝體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述儲(chǔ)熱材料封裝體孔板為圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述相變換熱裝置為相變換熱管，所述相變換熱管為管內(nèi)蒸發(fā)、管外冷凝結(jié)構(gòu)并采用液汽潛熱換熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述多孔密排噴淋裝置包括換熱介質(zhì)管路和鏈接在所述換熱介質(zhì)管路上的小型噴頭，所述換熱介質(zhì)管路平行排布并通過匯流管并聯(lián)連接，所述匯流管與包含進(jìn)液口的主管路流體連通，所述匯流管中的相變換熱介質(zhì)通過該進(jìn)液口提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述相變換熱介質(zhì)為水或油。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述儲(chǔ)熱罐罐體具有用于密封所述相變儲(chǔ)熱罐的上、下封頭； 所述上、下封頭為橢圓封頭，所述儲(chǔ)熱罐罐體通過底板固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式相變儲(chǔ)熱罐，其特征在于，所述的密排是指儲(chǔ)熱材料封裝體的填充率彡70%。
【文檔編號(hào)】F24J2/34GK204007260SQ201420301316
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】吳露, 項(xiàng)曉東 申請(qǐng)人:益科博能源科技（上海）有限公司