CN101839567A - 集热换热一体太阳热利用装置制造方法及产品 - Google Patents

Abstract

集热换热一体太阳热利用装置制造方法：令流进和流出热利用装置的流体简称进水和出水通过集热管道换热。根据此方法制造的集热换热一体太阳热利用装置，包括：平板软水器、真空玻璃软水管、真空金属软水管、真空嵌入式软水管；真空液体软水管和真空套管软水管；这些集热换热器件可带自控装置；将集热管道划为前、后两半部分并低热阻连接这两部分，其特征在于相邻低热阻连接的前、后两半部分集热管道中的水流方向相反。本发明的有益效果：进、出水通过集热管道换热，使大部分热能存留在集热换热器内部用于生产工艺。在制作软水、生产温开水、用于中水消毒时以及用于制作熟化食品或者饲料时可使热能利用效率成倍提高。结合附图给出3个实施例。

Description

集热换热一体太阳热利用装置制造方法及产品

技术领域

本发明涉及集热换热一体太阳热利用装置制造方法及产品。

背景技术

现有的弹性管道平板太阳集热器管道内壁不结垢，硬度较高的水在加热过程中水中钙、镁离子析出水质变软，利用这些特点可设计出太阳能软水器等新产品。

发明内容

本发明的目的是要提供集热换热一体太阳热利用装置制造方法及产品。

本发明解决其技术问题所采取的方法：令流进和流出热利用装置的流体简称进水和出水通过集热管道换热。集热管道指进、出水经过的通道包括管板、管式和套管式换热器或吸收体的流道。具体为：制作管板、管式换热器或吸收体包括通过装配和焊接用两层金属板制成的换热吸收体、可嵌入管状真空集热元件的嵌入式换热器。将集热管道划为前、后两半部分，按相邻集热管道中水流方向相反要求低热阻连接这两部分集热管道。集热管道前、后两半部分以大致相等为宜，也可不相等。在一个盒状容器中顺序布置绝热层、平板换热吸收体和盖板玻璃，制造一台集热换热一体平板太阳热利用装置简称平板软水器。将嵌入式换热器嵌入管状真空集热元件，构成一支集热换热一体真空嵌入式太阳热利用元件简称真空嵌入软水管。用罩玻璃管与带吸收体翅板的U型内玻璃管融封，制造一支U型内玻璃管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空玻璃软水管。用可伐封接罩玻璃管和带吸收体翅板的U型金属管，制造一支U型金属管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空金属软水管。还可将集热换热元件通过并联组成功率更大的集热换热器。这些集热换热器件可带有与控制装置电气连接的温度传感器。

本发明根据上述方法解决其技术问题所采取的技术方案：1)在一个盒状容器中顺序布置绝热层、平板换热吸收体和盖板玻璃制成一台集热换热一体平板太阳热利用装置平板软水器。2)用罩玻璃管与带吸收体翅板的U型内玻璃管融封，制成一支U型内玻璃管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空玻璃软水管。3)用可伐封接罩玻璃管和带吸收体翅板的U型金属管，制成一支U型金属管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空金属软水管。4)用管状真空集热元件与嵌入式换热器配合，组成一支集热换热一体真空嵌入式太阳热利用元件简称真空嵌入软水管。5)在管状真空集热元件内盛放导热液体，将嵌入式换热器沉浸于导热液体中组成一支真空液体软水管。6)在管状真空集热元件内构造套管结构换热器组成一支真空套管软水管。这些集热换热器件可带有与控制装置电气连接的温度传感器。将集热换热器件的集热管道划为前、后两半部分，按照相邻集热管道中水流方向相反要求低热阻连接这两部分集热管道。

实际制造时，还可采用弹性管道譬如硅橡胶管制造换热器、采用弹性管道制造管板换热器以及采用弹性管道制造管板结构换热吸收体。

还可以在管状真空集热元件内设置一个棒状物体减容管譬如两头圆封的玻璃管，在管状真空集热元件内壁与减容管之间盛放导热液体譬如导热油，在导热液体内浸入一个伸入管状真空集热元件底部的螺旋流道换热器或螺旋管道换热器。

还可以在管状真空集热元件内设置套管结构换热器，并令套管结构换热器的进、出水接口位于管状真空集热元件的端口。

还可以在吸收体高温区域低热阻连接一个与控制装置电气连接的温度传感器。

还可以用电阻焊机叠焊连接双层金属板譬如食品级不锈钢板制造单流道平板换热器，令单流道平板换热器相邻流道中水流方向相反；并在单流道平板换热器迎光面制作吸收膜来制造单流道平板换热吸收体。

还可在叠焊双层金属板制成的单流道平板换热吸收体流道内表面涂制防腐减垢涂层。

本发明的有益效果：进、出水通过集热管道换热，使大部分热能存留在集热换热器内部用于生产工艺。在制作软水、生产温开水、用于中水消毒时以及用于制作熟化食品或者饲料时可使热能利用效率成倍提高。

用弹性管道譬如硅橡胶管制造的换热器、管板换热器和管板结构换热吸收体，以及在叠焊连接双层金属板构成的平板吸收体流道内表面涂制防腐减垢涂层譬如硅橡胶，具有耐蚀、抗冻、不易结垢、不与被加工物料发生化学反应、耐空晒和温度变化的优点。

在管状真空集热元件内设置减容管，可以减小集热换热元件的热沉，缩短响应时间。在管状真空集热元件内壁与减容管之间盛放导热油，在导热油内安放一个伸入管状真空集热元件底部的螺旋流道换热器或螺旋管道换热器。制作方便、换热效率高、可在100℃以上工作；金属细管螺旋换热器耐压高；叠焊制作的螺旋流道换热器换热面积大。

叠焊双层金属板单流道平板换热吸收体传热途径短、相邻集热管道之间热阻小。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1～3分别是三台集热换热一体太阳热利用装置的结构示意图。

图中1.翅板；2.集热管道；3.覆板；4.吸收体；5.盒状容器；6.绝热层；7.盖板玻璃；8.间隙；9.控制装置；10.传感器；11.集热元件；12.减容管；13.换热器；14.外管；15.内管；16.内玻璃管；17.传热管。

具体实施方式

图1中，金属板翅板1叠焊连接包裹两根集热管道2的条状带槽道覆板3，制造管板结构换热器，在管板结构换热器翅板1迎光面制作吸收膜制成平板换热吸收体4。

在盒状容器5中顺序布置绝热层6、平板集热换热吸收体4和盖板玻璃7，制成一台集热换热一体平板太阳热利用装置简称平板软水器。集热管道2的前、后两半部分按照相邻集热管道2中进、出水反向流动要求紧贴在一起作低热阻连接，如环形虚线所示。集热管道2有折弯，但无分支。

图1中，用整张铝板作翅板1与铝板带槽道覆板3叠焊连接，在翅板1迎光面制作阳极氧化选择性吸收膜。外观美观，整体强度高、翅板效率高、重量轻、价格也较低。

管道2可采用弹性管道硅橡胶管。也可根据需要采用铜管或者不锈钢管。

图1中，上面三组覆板3与管道2的间隙8充填有传热填料。下面两组覆板3与管道2的间隙8保留未充填传热填料的状态。显然，两者传热状态和途径不一样。

硅胶填料可以室温硫化，耐空晒高温和集热器的温度变化。需要时，还可用混有粉末状石墨的中性硅胶作传热填料以进一步降低热阻。

填料充填可用长的细管伸入间隙8，然后边往外拉细管边通过细管注射填料。

翅板1和覆板3叠焊连接强度足够、表面平整。在覆板3与管道2的间隙8充填传热填料。进一步减小了两根管道2之间以及两根管道2与翅板1之间的热阻。

长三角冬季晴天，1x2m²的平板软水器每小时可制50升软水。软水器内的水温接近100℃。出水经沉淀，在白色陶瓷水斗底部形成一层清晰可见的红色沉淀物。

图1中，软水器吸收体4的高温区域低热阻连接安装一个与控制装置9电气连接的温度传感器10。当检测到吸收体4的高温区域达到设定温度时，控制装置9自动打开进水阀进水。当太阳能光强度变弱/强导致吸收体4的温度有下降/上升趋势时，利用控制装置9降低/提高进水速率，可保证水被加热到设定温度，完成软水过程。

采用控制装置9制造的带自控功能集热换热一体太阳热利用装置，能够自动启动和关闭、能有效利用不稳定的太阳能；还可以提升产品性能、扩大产品应用范围。

图1的自控软水器，可将液体加热到设定温度用于生产温开水和对液体进行消毒。

一台1x2m²的平板温开水器，夏季1小时最多可产40升温开水，或者一天产400升温开水。可供300名中小学生饮用。温开水器不会发生烫伤事故。

用图1实施例的软水器还可用于将牛奶加热到91℃，杀灭可能存在的病毒细菌进行消毒而不破坏营养。采用医用硅橡胶管可保证牛奶在加热过程中不受污染。

图1实施例的软水器还可以用于对中水和厌氧池出水进行消毒。

图2中，管状真空集热元件11内含有一个棒状物体减容管12，在集热元件11内壁与减容管12之间盛有导热液体，导热液体内浸有一个伸入集热元件11底部的嵌入式螺旋流道换热器13，构成一支集热换热一体真空嵌入式太阳热利用元件简称真空嵌入软水管。螺旋流道换热器13由一个其上制作有螺旋槽道即集热管道2的金属薄壁外管14，套装于一个金属薄壁内管15上，并经叠焊连接制成。

阳光在真空嵌入软水管的集热元件11内玻璃管16吸收膜上转变为热能，热能经内玻璃管16、导热液体、螺旋流道换热器13传递给集热管道2内的水。同时，在两两相邻低热阻连接的集热管道2中，进、出水相互换热。既使进水快速升温，又使出水温度比其在集热元件11底端时明显降低，热能绝大部分存留在软水管内。

减容管12使集热元件11导热液体充装量减小约80％。缩短了软水管启动时间。

图2实施例的螺旋流道换热器13还可采用由不锈钢管制成的螺旋管道换热器。不锈钢管螺旋管道换热器可以经受较大的压力。可用于制造熟化食品或者饲料等流体阻力较大的用途。譬如将玉米粉用水拌匀，经过真空嵌入软水管加热熟化。

图3中，管状真空集热元件11内含有一个棒状物体减容管12，在集热元件11与减容管12之间设置有一个伸入集热元件11底端的分隔传热管17，构成一个集热换热一体真空太阳套管式热利用元件简称真空套管软水管。集热元件11内部被分隔传热管17分隔的内、外两部分通过分隔传热管17管壁传热。被分隔传热管17分隔的内、外两部分空间起到集热管道2的作用构成一个集热回路。分隔传热管17约束从进水接口进入的水，经分隔传热管17到达集热元件11底部再返回从出水接口流出。

阳光在真空套管软水管的集热元件11内玻璃管16吸收膜上转变为热能经内玻璃管16传递给进水。同时，进、出水经传热管17换热。热能绝大部分存留在软水管内。

套管结构换热器还可采用与分隔传热管17不同的形式构成。

Claims (10)

1.集热换热一体太阳热利用装置制造方法：令流进和流出热利用装置的流体简称进水和出水通过集热管道换热；集热管道指进、出水经过的通道包括管板、管式和套管式换热器或吸收体的流道；具体为：制作管板、管式换热器或吸收体包括通过装配和焊接用两层金属板制成的换热吸收体、可嵌入管状真空集热元件的嵌入式换热器；将集热管道划为前、后两半部分，按相邻集热管道中水流方向相反要求低热阻连接这两部分集热管道；集热管道前、后两半部分以大致相等为宜，也可不相等；在一个盒状容器中顺序布置绝热层、平板换热吸收体和盖板玻璃，制造一台集热换热一体平板太阳热利用装置简称平板软水器；将嵌入式换热器嵌入管状真空集热元件，构成一支集热换热一体真空嵌入式太阳热利用元件简称真空嵌入软水管；用罩玻璃管与带吸收体翅板的U型内玻璃管融封，制造一支U型内玻璃管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空玻璃软水管；用可伐封接罩玻璃管和带吸收体翅板的U型金属管，制造一支U型金属管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空金属软水管；还可将集热换热元件通过并联组成功率更大的集热换热器；这些集热换热器件可带有与控制装置电气连接的温度传感器。

2.根据权利要求1所述方法制造的集热换热一体太阳热利用装置，包括：1)在一个盒状容器中顺序布置绝热层、平板换热吸收体和盖板玻璃制造的集热换热一体平板太阳热利用装置平板软水器；2)用罩玻璃管与带吸收体翅板的U型内玻璃管融封，制造U型内玻璃管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空玻璃软水管；3)用可伐封接罩玻璃管和带吸收体翅板的U型金属管，制造U型金属管两平行管道低热阻连接的集热换热元件真空金属软水管；4)用管状真空集热元件与嵌入式换热器配合组成的集热换热一体真空嵌入式太阳热利用元件简称真空嵌入软水管；5)在管状真空集热元件内盛放导热液体，将嵌入式换热器沉浸于导热液体中组成的真空液体软水管；6)在管状真空集热元件内构造套管结构换热器组成的真空套管软水管；这些集热换热器件可带有与控制装置电气连接的温度传感器；将集热换热器件的集热管道划为前、后两半部分并低热阻连接这两半部分集热管道，其特征在于低热阻连接的前、后两半部分集热管道中水流方向相反。

3.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于含有弹性管道换热器，或者含有弹性管道管板换热器，或者含有弹性管道管板结构换热吸收体。

4.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于管状真空集热元件内含有一个棒状物体减容管，在管状真空集热元件内壁与棒状物体减容管之间含有导热液体，导热液体内含有伸入管状真空集热元件底部的螺旋流道换热器，或者螺旋管道换热器。

5.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于管状真空集热元件内含有一个伸入集热元件底端的分隔传热管，分隔传热管将集热元件内部分隔成内、外两部分；被分隔传热管分隔的内、外两部分构成一个集热回路。

6.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于含有一个与吸收体高温区域低热阻连接、并与控制装置电气连接的温度传感器。

7.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于含有与金属翅板叠焊连接、包裹两根管道的条状带槽道覆板，在翅板的迎光面制作有吸收膜。

8.根据权利要求7所述的太阳热利用装置，其特征在于含有与整张铝板翅板叠焊连接、包裹两根弹性管道的带槽道铝板覆板，铝板覆板与弹性管道的间隙充填有传热填料。

9.根据权利要求2所述的太阳热利用装置，其特征在于含有叠焊连接双层金属板制成的单流道平板换热吸收体，单流道平板换热吸收体相邻流道中水流方向相反。

10.根据权利要求9所述的太阳热利用装置，其特征在于叠焊连接双层金属板构成的单流道平板换热吸收体流道内表面含有防腐减垢涂层。

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