[實用新型]一種適用于日光溫室的潛熱蓄熱式螺旋管熱交換器

有效

• 申請號: 201520102723.2
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN204460785U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 王宇欣;劉爽
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: F24J2/30
• 分類號: F24J2/30;F24J2/34
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 徐林

技術領域

本實用新型屬于設施農業工程技術領域，特別涉及一種適用于日光溫室的潛熱蓄熱式螺旋管熱交換器。

背景技術

現有常用的適用于日光溫室的熱交換器幾乎均以液態水、水溶液或空氣作為單相載熱(冷)工質實現熱量的儲存或輸送。其中以水或水溶液作為液態換熱介質進行熱能的單相液體輸送，熱傳遞效率相對較低且提升潛力有限。故日光溫室的采暖負荷越高，系統所需液體的流量越大，相應系統的換熱器及熱量輸送管道尺寸越大，且熱量輸送的泵消耗也越大。同時，單相液體的熱量輸送及熱交換效率受溫差的影響較大，溫差不大時會嚴重限制熱交換過程的系統能效。因此，急需開發新的熱交換系統，有效提高日光溫室熱環境調控系統中的熱交換效率及熱量傳輸密度。

潛熱型功能熱流體是由相變材料微粒(一般為μm或nm量級)混入單相傳熱流體形成固液兩相功能流體以達到強化對流換熱和儲能的目的。這類多相混合流體有較大的表觀比熱，具有儲熱密度高、熱傳遞效率大等特點，是一種集蓄熱與強化傳熱功能于一體的新型材料，在民用建筑采暖、空調系統及換熱器等領域應用前景廣闊。將潛熱型功能熱流體應用于日光溫室這一農業建筑的熱環境調控系統熱交換單元，日光溫室室內溫度過高時，通過潛熱型功能熱流體的相變潛熱蓄放熱，高密度儲存太陽能或高效釋放冷量以防止溫室內溫度過高，溫度過低時則將蓄積的熱量高效釋放用于溫室升溫，可減小溫室內的溫度波動，使室內溫度保持相對恒定，從而滿足作物生長的溫度需求，有效改善溫室熱環境。

目前，潛熱型功能熱流體作為載熱(冷)工質在采暖或制冷系統中的應用較少，至今尚未見到日光溫室熱環境調控系統中以潛熱型功能熱流體作為螺旋管式熱交換器蓄放熱介質實現換熱器內冷熱交換的相關申請件。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種以潛熱型功能熱流體為蓄放熱介質的適用于日光溫室的潛熱蓄熱式螺旋管熱交換器，用于以太陽能集熱為基礎的日光溫室熱環境調控系統中，以盡可能高效地將系統太陽能集熱單元吸收的熱能通過相變材料的潛熱輸送與交換儲存在熱交換器的儲液箱中，配合系統集熱單元與調控單元實現太陽輻射熱的高效收集與可控釋放。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種適用于日光溫室的潛熱蓄熱式螺旋管熱交換器，其包括殼體外壁1、殼體內膽5、SiO₂氣凝膠隔熱保溫層7、內外嵌套的螺旋換熱盤管6及潛熱型液態換熱介質8；其中，

殼體內膽5放置于殼體外壁1中，且其縱向中心軸與殼體外壁1的縱向中心軸重合，殼體內膽5上表面設置有兩個內膽進出水口2，所述兩個內膽進出水口2向上延伸至殼體外壁1上表面以外，并與殼體外壁1固定連接，殼體內膽5底板外表面設置有內膽支撐9，內膽支撐9為具有兩個支撐腳的“幾”字形，所述內膽支撐9的兩個支撐腳固定在殼體外壁1的底板內表面上；

殼體外壁1與殼體內膽5之間的空隙填滿SiO₂氣凝膠，形成SiO₂氣凝膠隔熱保溫層7；

所述熱交換螺旋盤管6置于殼體內膽5的內腔中，包括內圈螺旋換熱銅管10和外圈螺旋換熱銅管11，其中，內圈螺旋換熱銅管10和外圈螺旋換熱銅管11交叉盤旋，內圈螺旋換熱銅管10螺旋中心線直徑小于外圈螺旋換熱銅管11的螺旋中心線直徑，內圈螺旋換熱銅管10兩端各連接一內圈銅管進出水口3，并延伸至殼體外壁1外，外圈螺旋換熱銅管11兩端各連接一外圈銅管進出水口4，并延伸至殼體外壁1外，且內圈銅管進出水口3與外圈銅管進出水口4的延伸方向相反；

殼體內膽5和熱交換螺旋盤管6內注入潛熱型液態換熱介質8。

內圈螺旋換熱銅管10的螺旋數為外圈螺旋換熱銅管11的1.2～2倍。

殼體內膽5不銹鋼板的厚度大于殼體外壁1。

熱交換螺旋盤管6由外徑16mm的無縫紫銅管彎制而成。

潛熱型液態換熱介質8為相變材料乳狀液或相變材料微納膠囊懸浮液。

本實用新型的有益效果在于：

適用于日光溫室的潛熱蓄熱式螺旋管熱交換器，是一種適用于中國北方地區日光溫室熱環境調控系統的高效冷熱交換裝置，可通過潛熱蓄放熱及強化對流傳熱實現熱交換器的高效熱傳遞和高密度潛熱輸送，進而有效提高熱交換器所在系統的熱量傳遞、儲存及利用效率，實現日光溫室中熱量在時間跨度上的均衡分配；可有效降低熱交換器的設計尺寸，減小熱交換器的外觀體積，提高熱交換器內流體流動空間的熱流密度。