带搅拌器的相变储热系统的制作方法

本发明属于相变材料储热领域，特别是涉及带搅拌器的相变储热系统。

背景技术：

由于经济的飞速发展，使得我国面临的能源紧缺和环境污染的压力越来越重。现阶段我国正处于工业化发展的加速期，能源供需矛盾日益突出。以煤炭为主的能源生产和消费结构，严重破坏着我国的生态环境。要想实现能源结构的绿色转型，加快转变能源发展方式，就必须想方设法减少温室气体的排放，提高能源开发、加工和转换效率。

我国电网昼夜峰谷差日益扩大，存在着资源不合理利用和能效低的问题。目前的日负荷率约为50％～60％。而随着负荷增长，就无法避免对电网进行升级或者增建。传统的措施耗资巨大，大规模的扩建会使电力设备平均利用时间下降、发电效率降低、经济效益减少。如果将电网低谷电通过蓄能装置储存起来，在用电高峰时使用，则可以减小电网的峰谷差，起到移峰填谷的目的，可以节约巨大的电力资产额。借助一定的技术手段减小峰谷差，大幅提升电力资产的利用率，是未来电网的主要发展方向。

相变储能及技术能将能量以相变潜热的形式储藏于相变材料中，实现能量在不同载体之间的转换。利用相变材料的潜热储能，可提高能源的利用率和开发可再生资源。相变材料储热利用分为：加热、储热、放热三个过程，相变材料的变化状态为：固体-液体-固体的相变过程，由于相变过程中温度的升高，相变材料结晶体析出并沉淀，在多次相变过程后，储热设备底部会有部分结晶体不能发生液化，导致相变材料利用不充分，储热效率低，从而增加储热成本。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供带搅拌器的相变储热系统，在储热罐底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐、上盖和换热器，所述的储热罐为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖，所述的换热器设置在储热罐内部，所述的上盖中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管，所述的氮气管包括外管和内管，所述的外管的外壁设置有螺纹，所述的内管设置在外管内并与外管同轴，内管顶端设置有螺母，螺母底面搭接在外管顶面上。

在上述技术方案中，所述外管的长度为上盖厚度的3-5倍。

在上述技术方案中，所述的内管的外径为5-50mm，壁厚为1-10mm。

在上述技术方案中，所述的内管底部设置有30°-90°的折弯。

在上述技术方案中，所述的内管底部的管壁设置有贯穿管壁的通气孔。

在上述技术方案中，所述通气孔以内管轴线为轴对称设置。

在上述技术方案中，所述通气孔对称设置有1-2组。

在上述技术方案中，所述通气孔的顶部设置有向下倾斜的凸沿。

在上述技术方案中，所述的内管底部的管壁设置有贯穿管壁的通气孔，在通气孔内设置有与内管设置方向垂直的通气管。

在上述技术方案中，所述的通气管底部设置有30°-90°的折弯。

在上述技术方案中，内管的底端距储热罐内部底面的距离为15-50mm。

在上述技术方案中，所述的上盖上设置有排气阀，该排气阀上设置有压力表。

本发明的带搅拌器的相变储热系统的使用方法：

将氮气管的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管的外管与上盖中央开设的通孔连接，通过外管外壁上设置的螺纹来实现储热罐内氮气管在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：

1、本发明带搅拌器的相变储热系统通过氮气管向储热罐底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本；

2、本发明氮气管的外管外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度为上盖厚度的3-5倍，通过外管外壁上设置的螺纹来实现储热罐内氮气管在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率；

3、本发明在氮气管的内管底部设置有折弯、在管壁四周设置通气孔或者通气孔上设置有通气管，能够对各个方向上的相变材料固体进行搅拌，增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；

4、本发明是通过向储热罐中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；

5、本发明中的氮气管在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐的上盖上，方便安装，且氮气管不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

附图说明

图1为本发明带搅拌器的相变储热系统的结构示意图；

图2为图1中2(氮气管)的结构示意图；

图3为内管的具体实施例1；

图4为内管的具体实施例2；

图5为内管的具体实施例3；

图6为内管的具体实施例4；

图7为内管的具体实施例5。

其中：1、通孔；2、氮气管；2-1、外管；2-2、内管；2-3、通气孔；2-4、通气管；3、上盖；4、储热罐；5、换热器。

具体实施方式

下面结合附图1至7与具体的实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐4、上盖3和换热器5，所述的储热罐4为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖3，所述的换热器5设置在储热罐4内部，所述的上盖3中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管2，所述的氮气管2包括外管2-1和内管2-2；

本发明的带搅拌器的相变储热系统通过氮气管2向储热罐4底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐4底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

所述的外管2-1由不锈钢制成，外管2-1的外壁设置有螺纹，外管2-1贯穿上盖3中央开设的通孔并与其螺纹连接，外管2-1的长度为上盖3厚度的3倍；

本发明在氮气管2的外管2-1外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度大于上盖3的厚度，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率。

所述的内管2-2由不锈钢制成，其顶端设置有螺纹，螺纹上设置有螺母，螺母底面与外管2-1顶面搭接，使得内管2-2可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动，(此处内管与外管的连接方式也可换成通过转动轴承连接，也可实现上述功能)，内管2-2的外径为5mm，壁厚为1mm，内管2-2的底端距储热罐4内部底面的距离为15mm，内管2-2底部的管壁上设置有贯穿管壁的通气孔2-3，通气孔2-3的直径小于内管2-2的内径，通气孔2-3以内管2-2的轴线为轴对称设置有2组，所述内管2-2顶端端口在使用时与氮气罐的高压气枪枪口连接。

本发明是通过向储热罐4中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；内管2-2依靠顶端的螺母设置于外管2-1中，使其可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动；在内管2-2底部的管壁四周设置有通气孔2-3，通气孔2-3的顶部设置有向下倾斜的凸沿，能够对各个方向上的相变材料固体进行搅拌，增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；并且氮气管2在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐4的上盖3上，方便安装，且氮气管2不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

在上盖3上还设置有排气阀(图中未标号)，该排气阀上设置有压力表，当储热罐4内压力超出设定值时，控制排气阀启动排除储热罐4内氮气，保证设备的安全。在使用时，将氮气管2的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管2的外管2-1与上盖3中央开设的通孔连接，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐4内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐4底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

实施例2

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐4、上盖3和换热器5，所述的储热罐4为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖3，所述的换热器5设置在储热罐4内部，所述的上盖3中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管2，所述的氮气管2包括外管2-1和内管2-2；

本发明的带搅拌器的相变储热系统通过氮气管2向储热罐4底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐4底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

所述的外管2-1由不锈钢制成，外管2-1的外壁设置有螺纹，外管2-1贯穿上盖3中央开设的通孔并与其螺纹连接，外管2-1的长度为上盖3厚度的3倍；

本发明在氮气管2的外管2-1外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度大于上盖3的厚度，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率。

所述的内管2-2由不锈钢制成，其顶端设置有螺纹，螺纹上设置有螺母，螺母底面与外管2-1顶面搭接，使得内管2-2可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动，(此处内管与外管的连接方式也可换成通过转动轴承连接，也可实现上述功能)，内管2-2的外径为15mm，壁厚为3mm，内管2-2的底端距储热罐4内部底面的距离为20mm，内管2-2底部设置有90°的折弯，所述内管2-2顶端端口在使用时与氮气罐的高压气枪枪口连接。

本发明是通过向储热罐4中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；内管2-2依靠顶端的螺母设置于外管2-1中，使其可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动；在内管2-2底部设置有90°的折弯，能够增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；并且氮气管2在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐4的上盖3上，方便安装，且氮气管2不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

在上盖3上还设置有排气阀(图中未标号)，该排气阀上设置有压力表，当储热罐4内压力超出设定值时，控制排气阀启动排除储热罐4内氮气，保证设备的安全。

在使用时，将氮气管2的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管2的外管2-1与上盖3中央开设的通孔连接，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐4内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐4底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

实施例3

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐4、上盖3和换热器5，所述的储热罐4为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖3，所述的换热器5设置在储热罐4内部，所述的上盖3中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管2，所述的氮气管2包括外管2-1和内管2-2；

本发明的带搅拌器的相变储热系统通过氮气管2向储热罐4底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐4底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

所述的外管2-1由不锈钢制成，外管2-1的外壁设置有螺纹，外管2-1贯穿上盖3中央开设的通孔并与其螺纹连接，外管2-1的长度为上盖3厚度的3倍；

本发明在氮气管2的外管2-1外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度大于上盖3的厚度，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率。

所述的内管2-2由不锈钢制成，其顶端设置有螺纹，螺纹上设置有螺母，螺母底面与外管2-1顶面搭接，使得内管2-2可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动，(此处内管与外管的连接方式也可换成通过转动轴承连接，也可实现上述功能)，内管2-2的外径为25mm，壁厚为5mm，内管2-2的底端距储热罐4内部底面的距离为25mm，内管2-2底部设置有90°的折弯，管壁上设置有贯穿管壁的通气孔2-3，通气孔2-3的直径小于内管2-2的内径，通气孔2-3以内管2-2的轴线为轴对称设置有2组，所述内管2-2顶端端口在使用时与氮气罐的高压气枪枪口连接。

本发明是通过向储热罐4中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；内管2-2依靠顶端的螺母设置于外管2-1中，使其可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动；在内管2-2的底部设置有90°的折弯，内管2-2底部的管壁四周设置有通气孔2-3，通气孔2-3的顶部设置有向下倾斜的凸沿，能够对各个方向上的相变材料固体进行搅拌，增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；并且氮气管2在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐4的上盖3上，方便安装，且氮气管2不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

在上盖3上还设置有排气阀(图中未标号)，该排气阀上设置有压力表，当储热罐4内压力超出设定值时，控制排气阀启动排除储热罐4内氮气，保证设备的安全。

在使用时，将氮气管2的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管2的外管2-1与上盖3中央开设的通孔连接，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐4内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐4底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

实施例4

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐4、上盖3和换热器5，所述的储热罐4为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖3，所述的换热器5设置在储热罐4内部，所述的上盖3中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管2，所述的氮气管2包括外管2-1和内管2-2；

本发明的带搅拌器的相变储热系统通过氮气管2向储热罐4底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐4底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

所述的外管2-1由不锈钢制成，外管2-1的外壁设置有螺纹，外管2-1贯穿上盖3中央开设的通孔并与其螺纹连接，外管2-1的长度为上盖3厚度的5倍；

本发明在氮气管2的外管2-1外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度大于上盖3的厚度，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率。

所述的内管2-2由不锈钢制成，其顶端设置有螺纹，螺纹上设置有螺母，螺母底面与外管2-1顶面搭接，使得内管2-2可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动，(此处内管与外管的连接方式也可换成通过转动轴承连接，也可实现上述功能)，内管2-2的外径为35mm，壁厚为7mm，内管2-2的底端距储热罐4内部底面的距离为30mm，内管2-2底部的管壁上设置有贯穿管壁的通气孔2-3，通气孔2-3的直径小于内管2-2的内径，通气孔2-3以内管2-2的轴线为轴对称设置有2组，在通气孔2-3内设置有与内管2-2的设置方向垂直的通气管2-4，所述内管2-2顶端端口在使用时与氮气罐的高压气枪枪口连接。

本发明是通过向储热罐4中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；在内管2-2底部的管壁四周设置有通气孔2-3，在通气孔2-3内设置有与内管2-2设置方向垂直的通气管2-4，能够对各个方向上的相变材料固体进行搅拌，增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；并且氮气管2在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐4的上盖3上，方便安装，且氮气管2不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

在上盖3上还设置有排气阀(图中未标号)，该排气阀上设置有压力表，当储热罐4内压力超出设定值时，控制排气阀启动排除储热罐4内氮气，保证设备的安全。

在使用时，将氮气管2的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管2的外管2-1与上盖3中央开设的通孔连接，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐4内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐4底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

实施例5

带搅拌器的相变储热系统，包括储热罐4、上盖3和换热器5，所述的储热罐4为顶端开口的桶状结构，其顶部设置有上盖3，所述的换热器5设置在储热罐4内部，所述的上盖3中央开设有贯穿上盖的通孔，该通孔内壁设置有螺纹，通孔内竖直设置有氮气管2，所述的氮气管2包括外管2-1和内管2-2；

本发明的带搅拌器的相变储热系统通过氮气管2向储热罐4底部通入高压氮气，利用高压氮气形成的强气流将沉淀在储热罐4底部的相变材料固体吹动，使之上浮与上部液相进行充分的结合并液化，解决了固体沉淀不溶解的问题，提高了相变材料的利用率以及储热效率，降低了储热成本。

所述的外管2-1由不锈钢制成，外管2-1的外壁设置有螺纹，外管2-1贯穿上盖3中央开设的通孔并与其螺纹连接，外管2-1的长度为上盖3厚度的5倍；

本发明在氮气管2的外管2-1外壁上设置有螺纹，且螺纹的设置长度大于上盖3的厚度，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气，提高了搅拌效率。

所述的内管2-2由不锈钢制成，其顶端设置有螺纹，螺纹上设置有螺母，螺母底面与外管2-1顶面搭接，使得内管2-2可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动，(此处内管与外管的连接方式也可换成通过转动轴承连接，也可实现上述功能)，内管2-2的外径为45mm，壁厚为9mm，内管2-2的底端距储热罐4内部底面的距离为35mm，内管2-2底部设置有90°的折弯，管壁上设置有贯穿管壁的通气孔2-3，通气孔2-3的直径小于内管2-2的内径，通气孔2-3以内管2-2的轴线为轴对称设置有2组，在通气孔2-3内设置有与内管2-2设置方向垂直的通气管2-4，所述内管2-2顶端端口在使用时与氮气罐的高压气枪枪口连接。

本发明是通过向储热罐4中通入高压氮气来实现对底部相变材料固体的搅拌，由于氮气本身的特性，使其不会与相变材料发生化学反应；内管2-2依靠顶端的螺母设置于外管2-1中，使其可在外管2-1内自由上下移动，且不随外管2-1的转动而转动；在内管2-2的底部设置有90°的折弯，内管2-2底部的管壁四周设置有通气孔2-3，在通气孔2-3内设置有与内管2-2设置方向垂直的通气管2-4，能够对各个方向上的相变材料固体进行搅拌，增大了搅拌效率，提高了搅拌质量；并且氮气管2在使用的时候通过螺纹直接安装在储热罐4的上盖3上，方便安装，且氮气管2不容易被储热罐4中的相变材料所堵塞，容易维修及更换。

在上盖3上还设置有排气阀(图中未标号)，该排气阀上设置有压力表，当储热罐4内压力超出设定值时，控制排气阀启动排除储热罐4内氮气，保证设备的安全。

在使用时，将氮气管2的上部端口与氮气的高压气枪口连接，高压气枪通过高压软管与氮气罐连接，将氮气管2的外管2-1与上盖3中央开设的通孔连接，通过外管2-1外壁上设置的螺纹来实现储热罐4内氮气管2在长度方向上的调节，使其在一定的深度范围内均能充分吹入高压氮气；储热罐4内用于储热的相变材料经过一段时间的相变以及温度变化之后底部会有部分相变材料固体无法液化，此时打开高压气枪向储热罐4底部通入高压氮气，高压氮气形成的强气流将沉淀在底部的相变材料固体吹动并上浮，使其和上部的液相进行充分的结合后变成液态。

与现有其他相变出热系统相比，本发明具有如下更明显的优点：设备简单、储热效率高、成本低、储热过程更加环保、能够有效实现热能的转化、适用范围广。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。