儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，所述熱增容裝置包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲(chǔ)熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲(chǔ)熱材料相變溫度相同的水的密度一樣；相變儲(chǔ)熱材料密度低于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu)；相變儲(chǔ)熱材料密度高于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體。本裝置可以避免結(jié)晶水合鹽類相變材料的分層和過冷問題，本裝置的傳熱性能不低于水的傳熱，無需在水箱中為相變材料增設(shè)傳熱結(jié)構(gòu)；并且本裝置可以根據(jù)需求增加相同容積的儲(chǔ)熱水箱的儲(chǔ)熱容量，達(dá)到儲(chǔ)熱增容的效果。
【專利說明】
儲(chǔ)熱水箱熱増容裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)熱技術(shù)，尤其是涉及一種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]儲(chǔ)熱水箱是在能量富余時(shí)將多余的熱量保存在水箱中，在缺少熱量的時(shí)候再釋放出去的重要儲(chǔ)能工具，多用于太陽能和低谷電供熱系統(tǒng)。現(xiàn)實(shí)中，隨著城市環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，太陽能供熱和煤改電供熱越來越多，儲(chǔ)熱水箱已經(jīng)是不可缺少的配套設(shè)備，許多用戶由于場(chǎng)地限制常壓水箱儲(chǔ)熱無法滿足供熱要求并且由于安全或者系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因，不能變成承壓系統(tǒng)，所以需要能夠增加水箱熱容量的裝置。相變儲(chǔ)熱材料可以大幅度提高單位體積的儲(chǔ)熱能力，在水箱內(nèi)添加相變儲(chǔ)熱材料可以在體積不變的情況下，提高儲(chǔ)熱能力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供了一種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，需要解決的問題就是在不能改變水箱大小情況下，通過向水箱中加入儲(chǔ)熱增容裝置，增加水箱的儲(chǔ)熱能力，達(dá)到增加水箱儲(chǔ)熱容量的目的。其技術(shù)方案如下所述:
[0004]—種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲(chǔ)熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲(chǔ)熱材料相變溫度相同的水的密度一樣;相變儲(chǔ)熱材料密度低于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu);相變儲(chǔ)熱材料密度高于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體;所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)和外殼的傳熱性能不低于水的傳熱性能。
[0005]當(dāng)使用石蠟作為儲(chǔ)熱材料的時(shí)候，本裝置外殼內(nèi)完全填充石蠟，并加入輔助傳熱結(jié)構(gòu)，增加傳熱性能和密度；當(dāng)使用明礬做儲(chǔ)熱材料的時(shí)候，本裝置外殼內(nèi)部封閉有氣體，降低體系的密度。
[0006]所述相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度不低于50度，不高于100度。
[0007]所述外殼采用鋁1060材質(zhì)，厚度為0.5-2mm。
[0008]所述裝置呈膠囊形狀，由一個(gè)圓柱體和兩個(gè)半球組成，高度為120-200mm，半徑為50-100mmo
[0009]所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)采用鋁制翼片，包括固定架和設(shè)置在其上面的多組翼片，所述鋁制翼片固定在外殼內(nèi)部。
[0010]所述相變儲(chǔ)熱材料的選擇包括石錯(cuò)、明鞏。
[0011]本裝置與其他裝置不同點(diǎn)在于:本裝置的密度與裝置內(nèi)物質(zhì)相變溫度相同的水的密度一樣，當(dāng)水箱溫度變化時(shí)此裝置會(huì)在水中上下沉浮運(yùn)動(dòng)，裝置在運(yùn)動(dòng)中會(huì)發(fā)生碰撞翻轉(zhuǎn)，可以避免相變材料的分層和過冷問題，并增加儲(chǔ)熱放熱速率;根據(jù)不同相變材料的傳熱性能設(shè)計(jì)裝置內(nèi)部輔助傳熱結(jié)構(gòu)，使得本裝置的傳熱性能不低于水的傳熱，無需在水箱中為相變材料增設(shè)傳熱結(jié)構(gòu)；并且本裝置可以根據(jù)需求增加相同容積的儲(chǔ)熱水箱的儲(chǔ)熱容量，達(dá)到儲(chǔ)熱增容的效果。
【附圖說明】

[0012]圖1是各物質(zhì)吸收熱量示意圖；
[0013]圖2是石蠟儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是石蠟儲(chǔ)熱裝置組裝的示意圖；
[0016]圖5是所述明礬儲(chǔ)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型提供了一種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置。
[0018]本實(shí)用新型中儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲(chǔ)熱物質(zhì)相變溫度相同的水的密度一樣，例如，裝置內(nèi)物質(zhì)相變溫度為600C時(shí)，裝置總密度為60 0C水的密度，即983kg/m3。
[0019]當(dāng)儲(chǔ)熱時(shí)，水箱初始水溫低于裝置相變溫度，裝置浮于水面優(yōu)先儲(chǔ)熱，相變完成后水溫升高，水的密度逐漸低于裝置密度，此裝置會(huì)在水中隨同溫水層下沉;儲(chǔ)熱完成時(shí)，水箱總體水溫高于裝置內(nèi)物質(zhì)的相變溫度，裝置沉于水箱底部;放熱時(shí)，初始水溫高于裝置相變溫度，隨著熱量釋放水溫逐漸降低至裝置相變溫度以下，裝置開始上升放熱，水溫保持恒定，裝置相變熱釋放完畢，水溫繼續(xù)下降直至放熱結(jié)束，此時(shí)裝置浮于水面。
[0020]且本裝置使用的儲(chǔ)熱材料便宜易得，裝置也易于制作，達(dá)到方便使用的目的。
[0021 ]如圖1所示，為各個(gè)溫度下，水、石蠟、明礬的吸收熱量圖，其中石蠟和明礬的重量取得是與本裝置用量比例相同的重量，水的重量為lkg。
[0022]如圖4和圖5所示，熱增容裝置5做成高度為120-200mm，半徑為50-100mm的圓柱和2個(gè)半球組成的膠囊形狀，此形狀利于裝置內(nèi)液態(tài)儲(chǔ)熱材料的流動(dòng)和導(dǎo)熱，還有利于裝置在水中的移動(dòng)。熱增容裝置5外殼I由鋁1060制作，厚度為0.5-2mm。鋁1060的性質(zhì)接近純鋁，易于加工。
[0023]圖2至圖5中，21為鋁1060制成的外殼，22為鋁制翼片，23為十二水合硫酸鋁鉀，24為空氣，25為石蠟，26為上蓋，27為基體。鋁制翼片22包括固定架15和設(shè)置在其上面的多組翼片16。
[0024]熱增容裝置5在組裝時(shí)，分為兩種方式:a石蠟儲(chǔ)熱裝置，先將鋁制翼片22放入本裝置基體27中，21的上蓋26先不封閉，在基體27中加入液體石蠟，至加入水平面與基體開口面相平，然后將上蓋26中放入和上蓋26內(nèi)側(cè)相同大小的固體石蠟，使本裝置中完全充滿石蠟，然后焊接上蓋26和基體27，組成鋁1060外殼I; b明礬儲(chǔ)熱裝置，將一定量的固態(tài)的十二水合硫酸鋁鉀和6%重量的硼砂23填充滿至基體27中，在空氣24中，直接將上蓋26焊接到基體27上，合成鋁1060外殼21中即可。
[0025]熱增容裝置5的方案一:
[0026]采用石蠟作為相變材料。相變石蠟材料是比較常用的低溫相變材料，其特點(diǎn)是價(jià)格低廉，易于獲得，無腐蝕性，密度小。此方案主體采用石蠟60，即60 V時(shí)，石蠟會(huì)發(fā)生相變，可以儲(chǔ)存大量的熱量，相變潛熱180kJ/kg。輔助加入鋁制翼片2增加裝置的導(dǎo)熱性，石蠟的密度比水低，加入鋁制翼片2在增加裝置導(dǎo)熱性的同時(shí)，還增加了熱增容裝置的密度，熱增容裝置的密度設(shè)置為與60°C水相同，S卩:983kg/m3。當(dāng)水箱的蓄熱溫度為90°C、用熱溫度為50 0C時(shí)，熱增容裝置儲(chǔ)存的熱量等于相同體積水的129.78%。
[0027]熱增容裝置5方案二:
[0028]采用十二水合硫酸鋁鉀作為相變材料。十二水合硫酸鋁鉀又被稱為明礬，也是易于獲得，價(jià)格低廉的相變材料，并且對(duì)鋁外殼無腐蝕性。明礬在使用過程中，會(huì)發(fā)生過冷度較大的現(xiàn)象，因此需要加入一定量的成核劑，在熱增容裝置中加入了 6%重量的硼砂作為成核劑。為了保證熱增容裝置的密度和90°C水相同，熱增容裝置內(nèi)物質(zhì)中包含空氣0.0387kg。空氣的存在使該裝置在水中運(yùn)動(dòng)中發(fā)生碰撞和翻轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部的液體發(fā)生一定的擾動(dòng)，不但使明礬更容易成核，而且避免了明礬溶體分層(相分離)。熱增容裝置的密度設(shè)置為與90°C水相同，即:965kg/m3。當(dāng)水箱的蓄熱溫度為90°C、用熱溫度為50°C時(shí)，熱增容裝置儲(chǔ)存的熱量等于相同體積水的185.66%。
[0029]熱增容裝置由于體積較小，在使用中，可根據(jù)儲(chǔ)熱水箱的大小和所需儲(chǔ)熱量決定熱增容裝置的投入數(shù)量，需保證熱增容裝置的總體積小于蓄熱罐容量的50%即可。熱增容裝置使用時(shí)無須特意分散擺放，熱增容裝置會(huì)在水的浮力作用下自動(dòng)均布在水箱內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:包括外殼、外殼內(nèi)部的相變儲(chǔ)熱材料，所述裝置的密度和與裝置內(nèi)相變儲(chǔ)熱材料相變溫度相同的水的密度一樣;相變儲(chǔ)熱材料密度低于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部設(shè)置有密度大于水的輔助傳熱結(jié)構(gòu);相變儲(chǔ)熱材料密度高于水時(shí)，在所述外殼內(nèi)部封閉有氣體;本水箱熱增容裝置的傳熱性能不低于水的傳熱性能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度不低于50度，不尚于100度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述外殼采用鋁1060材質(zhì)，厚度為0.5-2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述裝置呈膠囊形狀，由一個(gè)圓柱體和兩個(gè)半球組成，高度為120-200mm，半徑為50_100mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述輔助傳熱結(jié)構(gòu)采用鋁制翼片，包括固定架和設(shè)置在其上面的多組翼片，所述鋁制翼片固定在外殼內(nèi)部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)熱水箱熱增容裝置，其特征在于:所述相變儲(chǔ)熱材料的選擇包括石蠟、明礬。
【文檔編號(hào)】F28D20/02GK205690950SQ201620537091
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日 公開號(hào)201620537091.7, CN 201620537091, CN 205690950 U, CN 205690950U, CN-U-205690950, CN201620537091, CN201620537091.7, CN205690950 U, CN205690950U
【發(fā)明人】韓圍棋, 丁曉彬, 劉安全, 朱南方, 周淑云, 張榮發(fā)
【申請(qǐng)人】北京瑞特愛能源科技股份有限公司