[發明專利]一種基于相變儲熱材料的熱交換裝置

有效

• 申請號: 201410239112.2
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103983134A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 高小建;劉春英;朱寶峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種儲熱技術，具體涉及一種基于相變儲熱材料的熱交換裝置。

背景技術

火爐采暖目前仍然是我國北方寒冷地區農村住宅普遍采用的間歇式采暖方式之一，采用的燃料主要以燃煤為主，除了取暖外還可以兼顧家用做飯爐灶的功能。

火爐取暖的工作原理主要是利用金屬火爐殼體和金屬煙囪管壁將火爐膛內火焰及高溫煙氣的熱量傳遞出去并與室內空氣進行熱交換，以達到調節室內溫度的作用。但是，由于火爐管壁和煙囪所用的材料為金屬材料，其導熱能力很高、而儲熱能力卻很低，對高溫煙氣中的熱量利用率有限，導致采暖時段內房間中的溫度快速上升以致于過高，同時有大量熱量通過煙氣帶到室外環境中；而在采暖間歇時間段內，由于燃料燃燒速率很慢，這時沒有大量的熱量產生，導致室內溫度快速降低，生活舒適度變差。

發明內容

本發明為解決現有技術中，由于沒有考慮火爐取暖裝置的儲熱能力差，對熱量的利用率低而導致房間內溫度快速上升或下降，居住舒適性差的問題，而提供一種基于相變儲熱材料的熱交換裝置。

本發明的一種基于相變儲熱材料的熱交換裝置包括封閉式外筒、內筒、相變材料和兩個密封蓋，所述內筒沿圓周設有波紋，外筒套裝在內筒上，外筒與內筒之間填充有相變材料，內筒和外筒的上下端分別設置有密封蓋，密封蓋與內筒和外筒通過耐高溫的粘結劑連接，密封蓋的外端面上設有環形槽，內筒的材質為金屬。

本發明與現有方法相比具有以下有益效果：

將本發明的熱交換裝置安裝到現有火爐煙囪上，由于裝置內容納大量的相變儲熱材料，在采暖期間使相變儲熱材料吸收大量來自火爐內煙氣的熱量，并將熱量儲存在相變材料中；在采暖間歇期間，隨著室內溫度下降引發相變儲熱材料發生逆向相變而將原來儲存的熱量釋放出來以維持室內溫度在較長時間內處于人類生活舒適狀態，這一方案可以有效利用火爐的熱量，提高了熱量利用率，解決了房間內溫度快速上升或下降的問題。

附圖說明

圖1是本發明一種基于相變儲熱材料的熱交換裝置的整體結構主剖視圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式包括封閉式外筒1、內筒2、相變材料3和兩個密封蓋4，所述內筒2沿圓周設有波紋，外筒1套裝在內筒2上，外筒1與內筒2之間填充有相變材料3，內筒2和外筒1的上下端分別設置有密封蓋4，密封蓋4與內筒2和外筒1通過耐高溫的粘結劑連接，耐高溫的粘結劑采用YX-620耐高溫密封膠，密封蓋4的外端面上設有環形槽4-1，內筒2的材質為金屬。波紋的作用：一方面波狀可以增大內表面與高溫煙氣的接觸面積，另一方面金屬材質導熱系數比較高，使煙氣中的熱量可以快速吸收到相變材料3中。

將上下相鄰的金屬煙囪圓管插入環形槽4-1中，使熱交換裝置與火爐、煙囪形成一個整體。

具體實施方式二：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的外筒1的材質為橡膠材料。例如硅橡膠，橡膠材料具有耐高溫的性能，橡膠材料一方面可以防止火爐內煙氣溫度過高使人燙傷，另一方面還可以解決由于相變材料發生固液轉化而產生的體積變形的問題。其它組成及連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的密封蓋4的材質為陶瓷。密封蓋4由硬度相對較高并且具有一定隔熱作用的陶瓷保溫材料制成，以防止采暖間歇期間相變材料3中吸收的熱量通過金屬煙囪而傳遞到室外環境中。其它組成及連接關系與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的環形槽4-1的寬度s為3mm～5mm，環形槽4-1的深度h為5mm～10mm。這樣設置可使上下相鄰的金屬煙囪能與交換裝置穩固連接。其它組成及連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式五：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的環形槽4-1的寬度s為4mm，環形槽4-1的深度h為6mm。這樣設置可使上下相鄰的金屬煙囪能與交換裝置穩固連接。其它組成及連接關系與具體實施方式三相同。

具體實施方式六：結合圖1說明本實施方式，本實施方式的環形槽4-1的寬度s為3mm，環形槽4-1的深度h為7mm。這樣設置可使上下相鄰的金屬煙囪能與交換裝置穩固連接。環形槽4-1的寬度s為4mm，環形槽4-1的深度h為6mm。這樣設置可使上下相鄰的金屬煙囪能與交換裝置穩固連接。其它組成及連接關系與具體實施方式三相同。