專利名稱：一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能量的存儲與釋放裝置，尤其涉及一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置。
背景技術(shù)：
太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，具有無污染、取用方便的特點(diǎn)，但到達(dá)地球表面的太陽輻射，能量密度卻很低，而且受地理、晝夜和季節(jié)等規(guī)律性變化的影響，以及因晴云雨等隨機(jī)因素的制約，其輻射強(qiáng)度也不斷發(fā)生變化，具有顯著的稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性。在太陽熱能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能集熱器把收集到的太陽輻射能發(fā)送至接收器產(chǎn)生熱空氣或熱蒸汽，用傳統(tǒng)的電力循環(huán)來產(chǎn)生電能，為了保持供電裝置穩(wěn)定不間斷地運(yùn)行，就需要儲熱裝置把太陽能儲存起來，在太陽能不足時(shí)再釋放出來，從而滿足生產(chǎn)和生活用能連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)的需要，所以太陽能高溫儲熱裝置是太陽能熱發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，它對于提高系統(tǒng)發(fā)電效率、提高系統(tǒng)發(fā)電穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。已有的相變儲能 裝置多是針對以水、空氣或者熔鹽作為傳熱介質(zhì)的儲熱裝置，這種整體式的儲熱裝置儲熱量小，儲熱體積大，在高溫高壓下工作的穩(wěn)定性和安全性欠佳。因?yàn)樵谔柲軣岚l(fā)電系統(tǒng)中，可利用氣體作為傳熱介質(zhì)，高溫氣體能直接推動汽輪機(jī)發(fā)電，提高發(fā)電效率。太陽能集熱器加熱的氣體溫度可高達(dá)1000°c以上，這種高溫高壓的傳熱介質(zhì)對儲熱裝置有很大的要求。所以對于高溫儲熱裝置(> 400°c )的研究有待進(jìn)一步開展。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，在高溫儲熱換熱裝置的儲熱換熱管內(nèi)充裝鋁基合金儲熱相變材料，利用鋁基合金儲熱相變材料相變潛熱高、儲能密度大、導(dǎo)熱系數(shù)良好的優(yōu)點(diǎn)，提高儲熱效率和儲熱密度，使儲熱放熱過程穩(wěn)定高效的進(jìn)行。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，包括箱體和設(shè)置在箱體內(nèi)的高溫相變儲熱管，所述的高溫相變儲熱管管外側(cè)裝有環(huán)形翅片，儲熱管內(nèi)充裝有相變材料。所述儲熱換熱管材料為陶瓷鋼鐵復(fù)合管，所述的陶瓷鋼鐵復(fù)合管外層是無縫鋼管，內(nèi)層是剛玉。高溫相變儲熱管外層無縫鋼管的直徑范圍68mm-630mm,管壁厚
剛玉的厚度范圍3mm-8mm，多根規(guī)格相同的高溫相變儲熱管成正方形或正三角形平行分布。所述的相變材料為鋁基合金儲熱材料。所述的儲熱換熱裝置外圈置有保溫材料。本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和積極的效果。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單易行，相變材料采用鋁基合金儲熱材料，鋁基合金儲熱材料具有合適的相變溫度和較高的儲熱密度，加快了流體與相變儲熱材料間的換熱，縮小了儲熱容裝置的體積，從而提高了系統(tǒng)的儲熱效率和儲熱密度，使儲熱放熱過程穩(wěn)定高效的進(jìn)行。

圖I是本實(shí)用新型太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置儲熱換熱管結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I. I-流體進(jìn)口管，2. I-儲熱裝置底座，3-儲熱換熱管，4-折流板，5-儲熱換熱裝置箱體，6-保溫材料，7-相變材料，I. 2-流體出口管，2. 2-儲熱裝置頂蓋，8-無縫鋼管，9-剛玉，10. I-高溫相變儲熱管下端蓋，10. 2-高溫相變儲熱管上端蓋，11-環(huán)形翅片
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，實(shí)例僅為參考和說明之用，并非用來對本實(shí)用新型的應(yīng)用范圍加以限制。 如圖I所示，一種太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，包括儲熱換熱裝置箱體5、高溫相變儲熱管3，高溫相變儲熱管3以并聯(lián)形式置于儲熱換熱裝置箱體內(nèi)，儲熱換熱裝置箱體7兩端分別有儲熱裝置底座2. I和儲熱裝置頂蓋2. 2并設(shè)有流體的進(jìn)口管I. I和流體出口管I. 2，儲熱換熱裝置箱體7內(nèi)設(shè)有擾流板4以提高該側(cè)流體的擾動，強(qiáng)化該側(cè)流體的換熱，儲熱換熱裝置箱體外側(cè)置有保溫材料6。所述高溫相變儲熱管3以并聯(lián)形式置于儲熱換熱裝置箱體7內(nèi)，高溫相變儲熱管3的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，高溫相變儲熱管3采用陶瓷鋼鐵復(fù)合管，該管獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)能夠承受鋁基相變材料的腐蝕，其外層是無縫鋼管8，內(nèi)層是剛玉9，下端蓋為10. 1，上端蓋為10. 2，采用自蔓延高溫合成法制造，高溫相變儲熱管3內(nèi)充填相變材料7，高溫相變儲熱管3外設(shè)置有環(huán)形翅片8以增強(qiáng)與流體的換熱。經(jīng)太陽能集熱器加熱的高溫氣體通過流體進(jìn)口管I. I進(jìn)入儲熱換熱裝置箱體內(nèi)，熱流體將熱量傳遞給相變材料7，相變材料7由固態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，使熱能不斷轉(zhuǎn)化為潛熱儲存在相變材料內(nèi)，釋放了熱量的流體經(jīng)折流板4從流體出口管2. 2流出，經(jīng)過一定時(shí)間后，固態(tài)相變儲熱材料完全轉(zhuǎn)化為液態(tài)實(shí)現(xiàn)熱量存儲的最大化，停止熱流體的進(jìn)出。當(dāng)需要熱能時(shí)，使冷流體沿著與熱流體同樣的路線流動，此時(shí)冷流體通過相變儲熱換熱裝置的箱體內(nèi)，相變儲熱材料由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)釋放存儲的熱量，對冷流體逐漸進(jìn)行加熱，當(dāng)儲熱材料放出部分熱量后，換熱管內(nèi)壁面的液體逐漸凝固，隨著放熱量的增加，相變儲熱材料由液態(tài)漸變?yōu)楣虘B(tài)，待全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)后，不再釋放熱量，此時(shí)冷流體的溫度升高到最高值，儲熱釋熱過程可循環(huán)重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)冷、熱流體與固液相變儲熱材料之間的高效換熱。本實(shí)用新型未涉及部分及儲熱換熱裝置的具體結(jié)構(gòu)等均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，其特征在于，包括箱體(5)和設(shè)置在箱體內(nèi)的高溫相變儲熱管(3)，所述的高溫相變儲熱管(3)管外側(cè)裝有環(huán)形翅片(11)，儲熱管內(nèi)充裝有相變材料(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，其特征在于，所述的高溫相變儲熱管(3)材料為陶瓷鋼鐵復(fù)合管，所述的陶瓷鋼鐵復(fù)合管外層是無縫鋼管(8)，內(nèi)層是剛玉(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，其特征在于，高溫相變儲熱管⑶外層無縫鋼管⑶的直徑范圍68mm-630mm，管壁厚6mm-16mm，剛玉(9)的厚度范圍3mm-8mm，多根規(guī)格相同的高溫相變儲熱管(3)成正方形或正三角形平行分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，高溫相變儲熱管(3)內(nèi)充裝相變材料(7)，所述相變材料(7)為鋁基合金儲熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，其特征在于，所述的高溫儲熱換熱裝置外部置有保溫材料(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于太陽能熱發(fā)電的高溫儲熱換熱裝置，包括儲熱裝置箱體、高溫相變儲熱管，高溫相變儲熱管以并聯(lián)形式置于儲熱裝置箱體內(nèi)，儲熱裝置兩端分別設(shè)有底座和頂蓋，箱體設(shè)有流體的進(jìn)口管和出口管，箱體內(nèi)設(shè)有擾流板以提高該側(cè)流體的擾動，強(qiáng)化該側(cè)流體的換熱。高溫相變儲熱管材料為陶瓷鋼鐵復(fù)合管，高溫相變儲熱管內(nèi)充填相變儲熱材料，高溫相變儲熱管外裝有環(huán)形翅片。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、傳熱效率高，具備蓄熱、釋熱功能，該高溫儲熱換熱裝置可充分利用太陽能集熱器加熱的高溫氣體，使太陽能熱發(fā)電過程能夠連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行。
文檔編號F24J2/34GK202613802SQ20122009835
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者崔海亭, 蔣靜智, 周慧濤 申請人:河北科技大學(xué)