CN102192608A - 碳纳米管换热工质太阳能热水器 - Google Patents

碳纳米管换热工质太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热水器技术领域，即一种碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特点是：太阳能吸热管(5)安放在太阳能吸热瓦楞板(6)斜面凹槽内，其上端为开口形状并和碳纳米管存储箱(7)相贯通；碳纳米管流体(19)换热工质是由碳纳米管和水混合而成，碳纳米管的体积含量为40vol％，碳纳米管的平均粒径为93nm；换热水箱(8)上端分别安装有液位传感器(9)和排气阀(10)；保温水箱(13)内的下端安装有温度传感器(15)。有益效果是：采用碳纳米管流体作为换热工质提高换热效率和传热能力；采用液位传感器监测换热水箱的水位，控制电磁阀实现自动加水；采用温度传感器监测保温水箱内的水温，实现冷水再循环利用。

Description

碳纳米管换热工质太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种热水器技术领域，即一种碳纳米管换热工质太阳能热水器。
背景技术
在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。太阳能热水器就是利用太阳的能量将水从低温加热到高温的装置，是一种热能产品，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管受阳光照射吸收太阳能，通过集热管和冷水发生热交换，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。但目前太阳能产品的集热管是利用真空传导太阳能的热量，传导能力和换热系数低，导致热利用率降低，影响正常使用。
发明内容
本发明的目的是：提供一种换热和传导能力更高的换热工质，能显著提高换热效率和传热能力的碳纳米管换热工质太阳能热水器。
上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种碳纳米管换热工质太阳能热水器，包括主水管、法兰盘、电磁阀、进水管、单向阀、太阳能吸热管、太阳能吸热瓦楞板、碳纳米管流体储存箱、换热水箱、液位传感器、排气阀、换热器、碳纳米管流体循环泵、保温水箱、循环泵、温度传感器和热水管。其特点是：所说的主水管通过法兰盘和电磁阀相联接；换热水箱左下端通过进水管和电磁阀相连，右上端通过出水管和保温水箱相连。
所说的太阳能吸热管安放在太阳能吸热瓦楞板斜面凹槽内，其上端为开口形状并和碳纳米管流体存储箱相贯通，碳纳米管流体存储箱通过管路和换热器、碳纳米管流体循环泵相连。
所说的碳纳米管流体存储箱内盛装碳纳米管流体换热工质。
所说的碳纳米管流体换热工质是由碳纳米管和水混合而成，碳纳米管的体积含量为40vol％，碳纳米管的平均粒径为93nm。
所说的循环泵安装在保温水箱内，其上端通过单向阀和进水管相连。
所说的换热水箱上端分别安装有液位传感器和排气阀。
所说的保温水箱内接近热水管出口的下端安装有温度传感器。
所说的排气阀为单向阀。
所说的电磁阀为二位三通换向阀。
本发明的有益效果是：采用换热和传导能力更强的碳纳米管流体作为换热工质提高换热效率和传热能力；采用液位传感器监测换热水箱的水位，控制电磁阀实现自动加水；采用温度传感器监测保温水箱内的水温，实现冷水再循环利用。较好地解决了目前太阳能热水器换热和传导能力低的难题，并且实现了自动控制加水和冷水的循环利用。
附图说明
图1是一种实施例的示意图；
图2是这种实施例的电磁阀的示意图；
图3是这种实施例的太阳能吸热管和太阳能吸热瓦楞板安装示意图。
图中可见：主水管1、法兰盘2、电磁阀3、单向阀4、太阳能吸热管5、太阳能吸热瓦楞板6、碳纳米管流体储存箱7、换热水箱8、液位传感器9、排气阀10、换热器11、碳纳米管流体循环泵12、保温水箱13、循环泵14、温度传感器15、热水管16、进水管17、出水管18、碳纳米管流体19。
具体实施方式
本发明总的构思是采用碳纳米管流体作为换热工质提高换热效率和传热能力；采用液位传感器监测换热水箱的水位，控制电磁阀实现自动加水；采用温度传感器监测保温水箱内的水温，实现冷水再循环利用。下面结合附图介绍一种实施例：图1所示为碳纳米管换热工质太阳能热水器的结构示意图，由主水管1、法兰盘2、电磁阀3、单向阀4、太阳能吸热管5、太阳能吸热瓦楞板6、碳纳米管流体储存箱7、换热水箱8、液位传感器9、排气阀10、换热器11、碳纳米管流体循环泵12、保温水箱13、循环泵14、温度传感器15、热水管16、进水管17、出水管18、碳纳米管流体19构成。
由图1可见，主水管1通过法兰盘2和电磁阀3相联接；换热水箱8左下端通过进水管17和电磁阀3相连，右上端通过出水管18和保温水箱13相连。结合图2可见，电磁阀3为二位三通换向阀。
结合图1、3可见，太阳能吸热管5安放在太阳能吸热瓦楞板6斜面凹槽内，其上端为开口形状并和碳纳米管流体存储箱7相贯通，碳纳米管流体存储箱7通过管路和换热器11、碳纳米管流体循环泵12相连接。
由图1可见，碳纳米管流体存储箱7内盛装碳纳米管流体19换热工质。循环泵14安装在保温水箱13内，其上端通过单向阀4和进水管17相连接。保温水箱13内接近热水管16出口的下端安装有温度传感器15。换热水箱8的上端分别安装有液位传感器9和排气阀10。
工作时，液位传感器9监测换热水箱8的水面高度，当液位传感器9检测到换热水箱8中的水位不满时，控制电磁阀3打开，开始加水，当水加满后，液位传感器9又控制电磁阀3关闭，加水完毕。
太阳能吸热管5中加有碳纳米管流体19，碳纳米管流体是一种换热系数很高的纳米流体。将太阳能吸热管5架设在太阳能吸热瓦楞板6的斜面槽内，可以更有效的利用太阳能。碳纳米管流体19从太阳能吸热管5和太阳能瓦楞板6吸收太阳能，碳纳米管流体19被加热后温度升高，在碳纳米管流体循环泵12的作用下进入换热水箱8中的换热器11，与换热水箱8中的水进行热量交换将水加热。利用热水上浮冷水下沉的原理，换热水箱8中的热水经出水管18进入保温水箱13。当需要使用热水时，经热水管16引出即可。若长时间保温水箱13内的热水不用导致温度下降，无法正常使用时，在保温水箱13内热水管出口处安装有温度传感器15监测水温，当水温低于使用温度设定值时，启动循环泵14将保温水箱13内的水经过单向阀4排入换热水箱8重新进行加热；当保温水箱13内的水温达到使用要求时，温度传感器15控制循环泵14关闭，停止工作。

Claims (7)

1.一种碳纳米管换热工质太阳能热水器，包括主水管(1)、法兰盘(2)、电磁阀(3)、单向阀(4)、太阳能吸热管(5)、太阳能吸热瓦楞板(6)、碳纳米管流体储存箱(7)、换热水箱(8)、液位传感器(9)、排气阀(10)、换热器(11)、碳纳米管流体循环泵(12)、保温水箱(13)、循环泵(14)、温度传感器(15)、热水管(16)、进水管(17)、出水管(18)、碳纳米管流体(19)构成，其特征在于：所说的主水管(1)通过法兰盘(2)和电磁阀(3)相联接；换热水箱(8)左下端通过进水管(17)和电磁阀(3)相连，右上端通过出水管(18)和保温水箱(13)相连。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的太阳能吸热管(5)安放在太阳能吸热瓦楞板(6)斜面凹槽内，其上端为开口形状并和碳纳米管流体存储箱(7)相贯通，碳纳米管流体存储箱(7)通过管路和换热器(11)、碳纳米管流体循环泵(12)相连。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的碳纳米管流体存储箱(7)内盛装碳纳米管流体(19)换热工质。
4.根据权利要求3所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的碳纳米管流体(19)换热工质是由碳纳米管和水混合而成，碳纳米管的体积含量为40vol％，碳纳米管的平均粒径为93nm。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的循环泵(14)安装在保温水箱(13)内，其上端通过单向阀(4)和进水管(17)相连。
6.根据权利要求1所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的换热水箱(8)上端分别安装有液位传感器(9)和排气阀(10)。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管换热工质太阳能热水器，其特征在于：所说的保温水箱(13)内接近热水管(16)出口的下端安装有温度传感器(15)。
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