CN102135336A

CN102135336A - 一种太阳能集热器

Info

Publication number: CN102135336A
Application number: CN2011101016427A
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明所设计的一种太阳能集热器，涉及集热装置，解决了目前集热器优势缺陷都很明显，没有一个相对完善的结构的技术问题。本发明包括壳体，其特征是所述的壳体由其内灌注有惰性气体的盖板和保温板组成，壳体内设有单向传热热管，所述的单向传热热管下方设有聚光板。本发明通过两半圆形管聚光集中到热管处，热管热量吸收率高；单向传热热管分开为三个独立并相互连通的中空管件，使绝热段为导热系数尽可能低的材质，避免了热量逆向回流，增强了热管的单向传热效果及保温效果；加工简单，成本低，集聚了各种类型集热器的优点，性能高，适合大范围推广使用。

Description

一种太阳能集热器

技术领域

本发明涉及集热装置，尤其是一种太阳能集热器。

背景技术

现有的太阳能集热器中，各自的优势缺陷都很明显，没有一个相对完善的结构，例如：玻璃真空集热器易破损，造成系统漏水，应用在高层外立面上有安全隐患，并且不易加工为内聚光形式；金属内管，玻璃外管形式的真空集热器加工难度大，成品率低且成本高；平板式集热装置散热大，集热效率低；热管式集热器由于管壁传热，不能做到真正单向传热。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种太阳能集热器，完全单向传热，避免逆向传热，性能高，集聚了各种类型集热器的优点，适用领域宽。

为了达到上述目的，本发明所设计的太阳能集热器，包括壳体，其特征是所述的壳体由其内灌注有惰性气体的盖板和保温板组成，壳体内设有单向传热热管，所述的单向传热热管下方设有聚光板。阳光透过盖板经聚光板汇聚至热管处，使热管尽可能多的吸收热量，热量吸收率高；单向传热热管避免了热量逆向回流，增强了热管的单向传热效果及保温效果；加工简单，成本低，集聚了各种类型集热器的优点，性能高，适合大范围推广使用。

作为上述结构的进一步完善和补充，本发明还包含以下附加技术特征或这些特征的任意组合：

所述的壳体上表面为盖板或上表面及侧面为盖板或各表面均为盖板，其余面为保温板，可根据阳光的照射范围而定，阳光照射时间长的面可面对盖板，阳光照射时间短或者无阳光照射的则面对保温板，热量吸收率高，保温效果好。

所述的聚光板由一直径比单向传热热管直径大15-45％的直管对分成两半圆形管构成，所述的两半圆形管内壁为反射面且呈并排水平设置，所述两半圆形管的圆心位于热管的一同心外圆上，光束从两半圆反射后汇聚至热管处，聚光效果好。

所属的盖板为中空透明蜂窝板，其内灌注惰性气体，透光性好。

所述的单向传热热管由蒸发段、绝热段和冷凝段组成，所述的蒸发段、绝热段和冷凝段依次连通形成一中空管件，所述的中空管件内装有导热介质，所述的蒸发段和冷凝段为高导热系数材质，所述的绝热段为低导热系数材质，将整体的热管，分开为三个独立并相互连通的中空管件，使绝热段为导热系数尽可能低的材质，避免了冷凝段热量通过管壁从冷凝段逆向传导至蒸发段，从而增强了热管的单向传热效果及保温效果。运行过程为：当热管蒸发段受热，管内传热介质发生相变，蒸发至冷凝段，介质遇冷冷凝回流到蒸发段，循环传热。

所述的蒸发段和冷凝段为一端开口的中空圆柱形管件，所述的绝热段为两端开口的中空圆柱形管件且两端分别连通蒸发段和冷凝段，绝热段绝热效果好，可基本达到完全单向传热。

所述的导热介质由以下成分组成(以重量计)：乙醇11-15％，纳米铜粉1-3％，脂肪酸酯类3-7％，其余为蒸馏水，此配比的介质传热效率高，低温启动性能好，传热量大，在传热介质里引入脂肪酸酯类，目的是改变介质本体的表面张力，提高润滑性能，减少上传及冷凝回流的阻力，减少介质与管壁的反应，避免不凝气体的产生，延长热管使用寿命。

所述的脂肪酸酯类为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，脂肪酸乙酯无毒，是从以植物油和乙醇经酯化反应而得，其乳化性能好，同时其本身也是良好的携热介质。

本发明得到的一种太阳能集热器，通过两半圆形管聚光集中到热管处，热管热量吸收率高；单向传热热管分开为三个独立并相互连通的中空管件，使绝热段为导热系数尽可能低的材质，避免了热量逆向回流，增强了热管的单向传热效果及保温效果；加工简单，成本低，集聚了各种类型集热器的优点，性能高，适合大范围推广使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-盖板、2-保温板、3-单向传热热管、4-聚光板。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例描述的一种太阳能集热器，底部为保温板，上面设有聚氨酯发泡层，上表面及侧立面为灌充了惰性气体的封闭透明蜂窝盖板，壳体内设有单向传热热管，所述的单向传热热管下方设有聚光板。所述的聚光板由一直管对分成两半圆形管构成，所述的两半圆形管内壁为反射面且呈并排水平设置，所述两半圆形管的圆心位于热管的一同心外圆上。

所述的单向传热热管由蒸发段、绝热段和冷凝段组成，所述的蒸发段、绝热段和冷凝段依次连通形成一中空管件，所述的中空管件内装有导热介质，所述的蒸发段和冷凝段为高导热系数材质，所述的绝热段为低导热系数材质。所述的蒸发段和冷凝段为一端开口的中空圆柱形管件，所述的绝热段为两端开口的中空圆柱形管件且两端分别连通蒸发段和冷凝段。其中蒸发段和冷凝段材质为铜，绝热段的材质为聚四氟乙烯管。

单向传热热管直径为20mm，聚光板两半圆形管直径为25mm，聚光板展开总长50mm，热管介质为热管总空腔体积的25％，介质为提前配制好的(以重量计)乙醇13％，蒸馏水70％，纳米铜粉2％，脂肪酸乙酯5％的混合介质。

以下是在同一天同一温度测试条件下，同等面积的本专利集热器(以聚光板面积计)与平板集热器集热效率对比数据：

本专利集热器

普通平板集热器

从实验可以看出本专利集热器热效率高于平板集热器，同时从实验数据对比中可以看出本专利集热器在中午阳光直射时，集热效率远远高于平板集热器，性能突出。

经过试验，本发明的导热介质在以下成分配比(以重量计)：乙醇11-15％，纳米铜粉1-3％，脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯3-7％，其余为蒸馏水中，都比现有平板集热器热效率高。聚光板的两半圆形管直径比单向传热热管直径大15-45％时，聚光效果好，同时相对于完整抛物线聚光器加工便捷。

Claims

1.一种太阳能集热器，包括壳体，其特征是所述的壳体由其内灌注有惰性气体的盖板和保温板组成，壳体内设有单向传热热管，所述的单向传热热管下方设有聚光板。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是所述的壳体上表面为盖板或上表面及侧面为盖板或各表面均为盖板，其余面为保温板。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是所述的聚光板由一直径比单向传热热管直径大15-45％的直管对分成两半圆形管构成，所述的两半圆形管内壁为反射面且呈并排水平设置，所述两半圆形管的圆心位于热管的一同心外圆上。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是所述的盖板为中空透明蜂窝板，其内灌注惰性气体。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是所述的单向传热热管由蒸发段、绝热段和冷凝段组成，所述的蒸发段、绝热段和冷凝段依次连通形成一中空管件，所述的中空管件内装有导热介质，所述的蒸发段和冷凝段为高导热系数材质，所述的绝热段为低导热系数材质。

6.根据权利要求5所述的太阳能集热器，其特征是所述的蒸发段和冷凝段为一端开口中空圆柱形管件，所述的绝热段为两端开口的中空圆柱形管件且两端分别连通蒸发段和冷凝段。

7.根据权利要求5所述的太阳能集热器，其特征是所述的导热介质由以下成分组成(以重量计)：乙醇11-15％，纳米铜粉1-3％，脂肪酸酯类3-7％，其余为蒸馏水。

8.根据权利要求7所述的太阳能集热器，其特征是所述的脂肪酸酯类为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。