一种相变储能保温管道的制作方法
一种相变储能保温管道的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于管道保温技术领域，具体涉及一种相变储能保温管道。
【背景技术】
[0002]目前，在我国各大办公楼、商城、地铁站甚至矿井降温中大多采用集中式供热和集中式空调系统。集中式供热和空调系统的负荷和面积(或半径)都比较大，媒质输送的距离越长，沿程冷(热)量损失越大。
[0003]我国暖通空调行业的管道冷(热)损失约占全部供冷(热)系统耗能量的7.5%一 8%。热力管道与设备在采取保冷(温)后，冷(热)损失会大大减少。另外，设备与管道采用良好的保温措施与材料后，也可降低生产能耗和成本，改善环境，同时有较好的经济效益，通常用于保温材料的投资一年左右可以通过节约的能量收回。所以，对热力管道与设备进行保温是降低系统能耗，实现节能最直接、最有效的措施。
[0004]目前，许多国家都在进行输热(冷)管道保温结构及隔热、防潮材料的研宄，他们要求输热(冷)管道的隔热材料必须具有导热系数小和耐水性能强的典型特征。为达到此目的，人们采用特殊的化学工艺，在能发泡的材料中造成“静止气体”的热传导条件，即将热传导系数小的气体收集在材料的封闭细微的网眼中，防止通过气体对流传热。许多泡沫塑料都具有这种性能，常用的保温(冷)材料有:聚苯乙稀、聚乙稀、聚氨基甲酸酯等。在保温(冷)管道结构设计方面，许多矿井输冷管道一般采用聚苯乙烯泡沫塑料制成半圆柱面型隔热管壳，用挂胶的玻璃丝布缠绕包扎，现已部分改用内外管间浇注硬质聚氨酯泡沫塑料等作隔热层。
[0005]上述技术都存在以下几个问题:(I)结构复杂；(2)施工不方便，由于保温管道需要采用多层敷设，且对于施工过程要求严格，施工起来较困难；(3)维修困难，对于传统保温管道，维修时需要拆掉所有保温层，给维修增加了工作量；(4)保温材料易老化，保温效果差；(5)使用寿命较短。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种利用相变材料在相变过程中吸收或释放相当大的潜热、而自身的温度几乎不变的原理，从而减少高温环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)量损失的相变储能保温管道。
[0007]本实用新型目的是通过如下的技术方案来实现的:该相变储能保温管道，它包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。
[0008]具体的，所述内管道、外管道和法兰均为金属材料制成。
[0009]具体的，所述法兰端面为一沉一凸两个台阶的凹凸面法兰。
[0010]进一步，所述内管道采用无缝钢管，插入凹凸面法兰的沉口中，并用焊接连接；所述外管道采用两块半圆形钢板对焊而成，并焊接于凹凸面法兰的外凸面台阶上。
[0011]本实用新型的相变储能保温管道，集保温层、防潮层、保护层、阻燃层于一体，既保温，又耐潮、阻燃、不易损坏，能有效阻止水和水蒸气的渗透，不影响保温层的性能，有效地减少了供冷(热)系统中的冷(热)媒长距离输送的管道冷(热)量损失。而内、外管道之间的相变材料在吸收外界温度或管内热量后升高至熔点时，产生相变，吸收并储存大量的潜热，一定程度上阻止热量侵入内管。当温度高于相变温度时，相变材料储存的热量在一定温度范围内释放到介质中，进行逆相变过程。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量为相变潜热。虽然物理状态发生变化，但材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个较宽的温度平台。相变材料在吸收或释放潜热的同时，减弱了环境与介质之间的热流波动，从而降低管内介质与外界环境的温差，有效地减少了冷(热)量损失。
[0012]本实用新型的相变储能保温管道，集相变材料层(保温层)、防潮层、保护层、阻燃层于一体，是一种分段封闭式保冷结构，既能节约多种原材料，节省施工程序，也便于运输、安装、拆卸。
[0013]归纳起来，本实用新型与现有技术相比，具有以下几个方面的优势:
[0014](I)本实用新型集保温层、防潮层、保护层、阻燃层于一体，结构简单，节约原材料，生产工艺简单，节约大量时间与劳动力；
[0015](2)本实用新型既保温，又耐潮、阻燃、不易损坏，能有效阻止水和水蒸气的渗透，不影响保温性能，有效减少输冷过程中的冷量损失，且使用寿命长。
[0016](3)本实用新型是一种分段半封闭式双层保冷管道，管道之间通过法兰连接，有利于运输与安装，施工方便；
[0017](4)本实用新型利用相变材料在相变过程中吸收或释放大量的潜热，而自身的温度几乎不变的原理，减少了环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)
量损失。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型相变储能保温管道的局部分层外观结构示意图。
[0019]图2是本实用新型相变储能保温管道的轴向剖面图。
[0020]图3是本实用新型相变储能保温管道的端面截面图。
[0021]图4是本实用新型的法兰的结构示意图。
[0022]图5是本实用新型的法兰的剖面图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0024]参见图1至图3，本实用新型实施例包括内金属管道I和外金属管道2，内金属管道I套装于外金属管道2之内，并通过其两端的金属法兰4密封固连。外金属管道2上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管5、6，其中，充注管6上设有单向阀7，另一个充注管5的管口设有封堵管帽(图中未画出)；在内金属管道I和外金属管道2之间的空间内充满相变材料8 ;如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的金属法兰4相互连接。
[0025]参见图4至图5，金属法兰4采用凹凸面法兰(一沉一凸法兰)。与传统法兰不同的是在凸面法兰上多车出一圈沉口，金属管道I焊接于金属法兰4的沉口中，金属管道2焊接于金属法兰4的外凸面台阶上。金属法兰4的设计要求为:法兰沉口的宽度(D2—Dl)略大于金属管道I的壁厚，且Dl等于金属管道I的内径；法兰凸面台阶的外径D4略小于金属管道2的内径。金属管道I采用无缝钢管，金属管道2采用两块半圆形钢板对焊而成，满足防潮条件。另外，金属法兰4需进行保温处理。
[0026]相变材料8应具有以下特征:防火不燃、耐久性强、安全可靠、无毒无害、施工方便等。在充注相变材料时，首先将相变材料加热融化为液体，将保温管道倾斜放置于地面，其中一端高于另一端的高度控制在水平面上H(l-2倍管道直径)的距离，将液态相变材料从筒体管道的低端充注管(设有单向阀7的充注管6)注入，当高端的充注管(设有封堵管帽的充注管5)管口溢出液体后，停止加注，将保温管道置于低温环境下进行冷却后，对充注管5用封堵管帽进行密封。
[0027]当管道用于热媒运输时，相变材料吸收管内介质的热量，温度逐渐升高至相变温度，相变材料由固态变为液态，储存大量潜热，但温度保持在相变温度不变。当温度高于相变温度时，相变材料吸收环境中的冷量，相变材料在一定温度范围内释放相变潜热，相变材料进行逆相变过程，相态由液态变为固态。同理，当管道用于冷媒运输时，相变材料吸收周围环境中的热量，温度逐渐升高至相变温度，相变材料的相态由固态变为液态，储存大量的潜热，但温度保持在相变温度不变。当金属管道I中流过温度为5?7°C的冷冻水时，相变材料在一定温度范围内释放相变潜热，相变材料进行逆相变过程，相态由液态变为固态。
[0028]在整个过程中，虽然物理状态发生变化，但材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个较宽的温度平台。相变材料在吸收或释放潜热的同时，减弱了环境与介质之间的热流波动，从而降低管内介质的温降或温升，有效地减少冷(热)媒输送过程中的能量损失。可用于冷(热)媒的长距离高效输送。
【主权项】
1.一种相变储能保温管道，其特征在于:它包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。2.根据权利要求1所述相变储能保温管道，其特征在于:所述内管道、外管道和法兰均为金属材料制成。3.根据权利要求2所述相变储能保温管道，其特征在于:所述法兰端面为一沉一凸两个台阶的凹凸面法兰。4.根据权利要求3所述相变储能保温管道，其特征在于:所述内管道采用无缝钢管，插入凹凸面法兰的沉口中，并用焊接连接；所述外管道采用两块半圆形钢板对焊而成，并焊接于凹凸面法兰的外凸面台阶上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种相变储能保温管道。本实用新型包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。本实用新型利用相变材料在相变过程中吸收或释放相当大的潜热、而自身的温度几乎不变的原理，从而减少高温环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)量损失的相变储能保温管道。
【IPC分类】F16L59/02, F16L53/00
【公开号】CN204717237
【申请号】CN201520423982
【发明人】丁雨晴, 邹声华, 李孔清, 谢小凯
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月18日
【技术领域】
[0001]本实用新型属于管道保温技术领域，具体涉及一种相变储能保温管道。
【背景技术】
[0002]目前，在我国各大办公楼、商城、地铁站甚至矿井降温中大多采用集中式供热和集中式空调系统。集中式供热和空调系统的负荷和面积(或半径)都比较大，媒质输送的距离越长，沿程冷(热)量损失越大。
[0003]我国暖通空调行业的管道冷(热)损失约占全部供冷(热)系统耗能量的7.5%一 8%。热力管道与设备在采取保冷(温)后，冷(热)损失会大大减少。另外，设备与管道采用良好的保温措施与材料后，也可降低生产能耗和成本，改善环境，同时有较好的经济效益，通常用于保温材料的投资一年左右可以通过节约的能量收回。所以，对热力管道与设备进行保温是降低系统能耗，实现节能最直接、最有效的措施。
[0004]目前，许多国家都在进行输热(冷)管道保温结构及隔热、防潮材料的研宄，他们要求输热(冷)管道的隔热材料必须具有导热系数小和耐水性能强的典型特征。为达到此目的，人们采用特殊的化学工艺，在能发泡的材料中造成“静止气体”的热传导条件，即将热传导系数小的气体收集在材料的封闭细微的网眼中，防止通过气体对流传热。许多泡沫塑料都具有这种性能，常用的保温(冷)材料有:聚苯乙稀、聚乙稀、聚氨基甲酸酯等。在保温(冷)管道结构设计方面，许多矿井输冷管道一般采用聚苯乙烯泡沫塑料制成半圆柱面型隔热管壳，用挂胶的玻璃丝布缠绕包扎，现已部分改用内外管间浇注硬质聚氨酯泡沫塑料等作隔热层。
[0005]上述技术都存在以下几个问题:(I)结构复杂；(2)施工不方便，由于保温管道需要采用多层敷设，且对于施工过程要求严格，施工起来较困难；(3)维修困难，对于传统保温管道，维修时需要拆掉所有保温层，给维修增加了工作量；(4)保温材料易老化，保温效果差；(5)使用寿命较短。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种利用相变材料在相变过程中吸收或释放相当大的潜热、而自身的温度几乎不变的原理，从而减少高温环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)量损失的相变储能保温管道。
[0007]本实用新型目的是通过如下的技术方案来实现的:该相变储能保温管道，它包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。
[0008]具体的，所述内管道、外管道和法兰均为金属材料制成。
[0009]具体的，所述法兰端面为一沉一凸两个台阶的凹凸面法兰。
[0010]进一步，所述内管道采用无缝钢管，插入凹凸面法兰的沉口中，并用焊接连接；所述外管道采用两块半圆形钢板对焊而成，并焊接于凹凸面法兰的外凸面台阶上。
[0011]本实用新型的相变储能保温管道，集保温层、防潮层、保护层、阻燃层于一体，既保温，又耐潮、阻燃、不易损坏，能有效阻止水和水蒸气的渗透，不影响保温层的性能，有效地减少了供冷(热)系统中的冷(热)媒长距离输送的管道冷(热)量损失。而内、外管道之间的相变材料在吸收外界温度或管内热量后升高至熔点时，产生相变，吸收并储存大量的潜热，一定程度上阻止热量侵入内管。当温度高于相变温度时，相变材料储存的热量在一定温度范围内释放到介质中，进行逆相变过程。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量为相变潜热。虽然物理状态发生变化，但材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个较宽的温度平台。相变材料在吸收或释放潜热的同时，减弱了环境与介质之间的热流波动，从而降低管内介质与外界环境的温差，有效地减少了冷(热)量损失。
[0012]本实用新型的相变储能保温管道，集相变材料层(保温层)、防潮层、保护层、阻燃层于一体，是一种分段封闭式保冷结构，既能节约多种原材料，节省施工程序，也便于运输、安装、拆卸。
[0013]归纳起来，本实用新型与现有技术相比，具有以下几个方面的优势:
[0014](I)本实用新型集保温层、防潮层、保护层、阻燃层于一体，结构简单，节约原材料，生产工艺简单，节约大量时间与劳动力；
[0015](2)本实用新型既保温，又耐潮、阻燃、不易损坏，能有效阻止水和水蒸气的渗透，不影响保温性能，有效减少输冷过程中的冷量损失，且使用寿命长。
[0016](3)本实用新型是一种分段半封闭式双层保冷管道，管道之间通过法兰连接，有利于运输与安装，施工方便；
[0017](4)本实用新型利用相变材料在相变过程中吸收或释放大量的潜热，而自身的温度几乎不变的原理，减少了环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)
量损失。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型相变储能保温管道的局部分层外观结构示意图。
[0019]图2是本实用新型相变储能保温管道的轴向剖面图。
[0020]图3是本实用新型相变储能保温管道的端面截面图。
[0021]图4是本实用新型的法兰的结构示意图。
[0022]图5是本实用新型的法兰的剖面图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0024]参见图1至图3，本实用新型实施例包括内金属管道I和外金属管道2，内金属管道I套装于外金属管道2之内，并通过其两端的金属法兰4密封固连。外金属管道2上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管5、6，其中，充注管6上设有单向阀7，另一个充注管5的管口设有封堵管帽(图中未画出)；在内金属管道I和外金属管道2之间的空间内充满相变材料8 ;如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的金属法兰4相互连接。
[0025]参见图4至图5，金属法兰4采用凹凸面法兰(一沉一凸法兰)。与传统法兰不同的是在凸面法兰上多车出一圈沉口，金属管道I焊接于金属法兰4的沉口中，金属管道2焊接于金属法兰4的外凸面台阶上。金属法兰4的设计要求为:法兰沉口的宽度(D2—Dl)略大于金属管道I的壁厚，且Dl等于金属管道I的内径；法兰凸面台阶的外径D4略小于金属管道2的内径。金属管道I采用无缝钢管，金属管道2采用两块半圆形钢板对焊而成，满足防潮条件。另外，金属法兰4需进行保温处理。
[0026]相变材料8应具有以下特征:防火不燃、耐久性强、安全可靠、无毒无害、施工方便等。在充注相变材料时，首先将相变材料加热融化为液体，将保温管道倾斜放置于地面，其中一端高于另一端的高度控制在水平面上H(l-2倍管道直径)的距离，将液态相变材料从筒体管道的低端充注管(设有单向阀7的充注管6)注入，当高端的充注管(设有封堵管帽的充注管5)管口溢出液体后，停止加注，将保温管道置于低温环境下进行冷却后，对充注管5用封堵管帽进行密封。
[0027]当管道用于热媒运输时，相变材料吸收管内介质的热量，温度逐渐升高至相变温度，相变材料由固态变为液态，储存大量潜热，但温度保持在相变温度不变。当温度高于相变温度时，相变材料吸收环境中的冷量，相变材料在一定温度范围内释放相变潜热，相变材料进行逆相变过程，相态由液态变为固态。同理，当管道用于冷媒运输时，相变材料吸收周围环境中的热量，温度逐渐升高至相变温度，相变材料的相态由固态变为液态，储存大量的潜热，但温度保持在相变温度不变。当金属管道I中流过温度为5?7°C的冷冻水时，相变材料在一定温度范围内释放相变潜热，相变材料进行逆相变过程，相态由液态变为固态。
[0028]在整个过程中，虽然物理状态发生变化，但材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个较宽的温度平台。相变材料在吸收或释放潜热的同时，减弱了环境与介质之间的热流波动，从而降低管内介质的温降或温升，有效地减少冷(热)媒输送过程中的能量损失。可用于冷(热)媒的长距离高效输送。
【主权项】
1.一种相变储能保温管道，其特征在于:它包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上同侧靠近两端法兰的位置设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。2.根据权利要求1所述相变储能保温管道，其特征在于:所述内管道、外管道和法兰均为金属材料制成。3.根据权利要求2所述相变储能保温管道，其特征在于:所述法兰端面为一沉一凸两个台阶的凹凸面法兰。4.根据权利要求3所述相变储能保温管道，其特征在于:所述内管道采用无缝钢管，插入凹凸面法兰的沉口中，并用焊接连接；所述外管道采用两块半圆形钢板对焊而成，并焊接于凹凸面法兰的外凸面台阶上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种相变储能保温管道。本实用新型包括内管道和外管道，内管道套装于外管道之内，并通过其两端的法兰密封固连；所述外管道上设有两个充注管，其中一个充注管上设有单向阀，另一个充注管管口设有封堵管帽；在内、外管道之间的空间内充满相变材料；如此，形成分段半封闭式双层保温结构的相变储能保温管道，各段管道通过其端部的法兰相互连接。本实用新型利用相变材料在相变过程中吸收或释放相当大的潜热、而自身的温度几乎不变的原理，从而减少高温环境与介质之间的温差，有效地减少输冷(热)过程中冷(热)量损失的相变储能保温管道。
【IPC分类】F16L59/02, F16L53/00
【公开号】CN204717237
【申请号】CN201520423982
【发明人】丁雨晴, 邹声华, 李孔清, 谢小凯
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月18日
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