CN102252432B - 一种内玻翅板管太阳集热装置 - Google Patents
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Abstract
一种内玻翅板管太阳集热装置，由内玻翅板管和联集盒组成，其特征在于内玻翅板管水平安置；通过调整集热管状态、在联集盒内或者集热管管口设置挡水物体使集热管出水时有水留存、在集热管管口上部设置挡气物体使集热管进水时上面有气留存。本发明的有益效果：令内玻翅板管水平布置并在其内部实现汽水两相流换热循环，传热能力强；在集热管内部留存水，可防止空晒和突进冷水炸管。内玻翅板管可利用内玻璃管及其外面的金属层直接从受热区域向存水区域传热而不用毛细材料提水，避免了毛细材料结垢问题。本发明结构简单、换热环节无活动部件、节能、可靠性高、抗冻、可以输出100℃以上压力足够大的水蒸气。结合附图给出一个实施例。
Description
技术领域
本发明涉及一种内玻翅板管太阳集热装置。
背景技术
现有的真空集热管集热温度高、热损小、产业化程度高，用其制造的插管式热水器可在冬季提供50℃以上生活热水。但总的来说，真空集热管的应用产品还不够丰富发达。
发明内容
本发明的目的是要提供一种内玻翅板管太阳集热装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：用内玻翅板管和与内玻翅板管配合连接的联集盒，组成一台内玻翅板管太阳集热装置。内玻翅板管的内玻璃管带有金属翅板，其罩玻璃管在端口处缩颈并与内玻璃管融封。令内玻翅板管两端的水平误差小于正负15毫米。在大多数情况下，内玻翅板管的布置越接近水平越好。联集盒带有补水驳管、进出水驳管、溢气管或者封闭气囊和泄压器件。太阳集热装置还配置带有电磁阀、水温水位传感器的微机控制系统。通过调整联集盒的驳接管或者内玻翅板管的状态，并且在联集盒内或者在内玻翅板管管口设置挡水物体使内玻翅板管出水时有水留存；在内玻翅板管管口上部设置挡气物体使内玻翅板管进水时上面有气留存。内玻翅板管内的水可以放出但不能放完，可以放进但不能全部占据内玻翅板管内部空间。
还可以在联集盒内部嵌入一个管状换热器，内玻翅板管内的水不断蒸发成水蒸气在管状换热器表面冷凝；或者联集盒与一根伸向外界的蒸汽管连接，内玻翅板管内的水不断蒸发成水蒸气通过蒸汽管输出。
还可以采用一维反射聚光器件；所述一维反射聚光器件的受光区域面积与内玻翅板管的吸收膜接收反射光的面积之比不超过5。
还可以令联集盒轴心线带水平倾角安装；联集盒内设置梯级水坝，梯级水坝的每一个水坝围起的空间与一支或者处于同一水平位置的一对内玻翅板管连通，梯级水坝的挡水水位高于所在内玻翅板管的留存水位0至10毫米。
还可以采用一个蓄热水箱加热负载，所述蓄热水箱与一个封闭的管状两相流换热器件冷端低热阻连接；所述冷端的位置高于联集盒并与联集盒内部通过一根蒸汽管连通，所述冷端内的冷凝水可以回流进入联集盒内部；所述冷端的顶部含有一根与一个气球式封闭气囊连通的通气管。
本发明的有益效果：令内玻翅板管水平布置并在其内部实现汽水两相共存，可充分发挥内玻翅板管热损小的优点，使内玻翅板管内温度达到70至100℃，并利用该温度范围的水蒸气分压实现高效的两相流换热循环。两相流换热具有良好的传热能力、等温性和热流密度变换能力。在内玻翅板管内部留存水，可防止空晒和突进冷水炸管。内玻翅板管内玻璃管直径小并且其外部包裹金属板，可以利用内玻璃管及其外面的金属层直接从受热区域向存水区域传热而不用毛细材料提水，避免了毛细材料结垢问题。本发明结构简单、换热环节无活动部件、节能、可靠性高、抗冻，适合制造家用一体式太阳热水器。在制造壁挂太阳热水器时，还可以用软管连接集热器和水箱，安装方便、节省。采用一维聚光装置与内玻翅板管聚光连接制造的聚光两相流蒸汽集热装置，可以输出100℃以上压力足够大的水蒸气、可大幅度降低两相流换热空间内不凝气体的比例、大大提高集热和传热效率，能进一步拓展内玻翅板管及其集热装置的用途。低倍数的一维聚光真空集热装置，手动一个月跟踪一次也可满足精度要求。还可使用免跟踪的反射聚光板。
在联集盒内设置梯级水坝，方便在联集盒轴心线带水平倾角安装时进行补水。
在联集盒内设置换热器件，用内玻翅板管内水蒸气对负载换热器件加热，可实现与负载的隔离和承压运行。与管内存水的插管式集热模块比，造价相当，但带负载能力超强，冬季可高效率提供45℃以上热能，并且可靠性高，抗冻性能好，尤其是出热水时间可提前近3小时，其得热量成倍提高，使仅需要白天供暖的办公室幼儿园等场合晴天不需要辅助能源供暖，性价比提高1至3倍。与采用热管或者金属流道的集热模块比，造价低、流道阻力小、可靠性和集热效率更高，总体性价比可提高1至2倍。采用封闭气囊可在防止水分蒸发的同时，降低不凝气体分压，有助于提高两相流换热效率。采用自控系统可实现各种复杂的功能，大幅度提高集热装置的性能，并可与生产工艺无缝衔接。
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是一台内玻翅板管内两相流换热太阳集热装置结构示意图。
图2是图1集热装置的联集盒横截面剖视。
图中1.内玻翅板管；2.联集盒；3.驳管；4、5.组阀；6.水坝；7、8.联杆；9.溢流口；10.传感器；11.蒸汽通道；12.调节阀；13.第二级蒸馏器；14.第三级蒸馏器；15.预热装置。
具体实施方式
图1和图2共同给出本发明的一个实施例。图1和图2中，内玻翅板管1与联集盒2两侧的驳管3用密封圈连接，组成一台横置真空内玻翅板管太阳能产蒸汽装置。内玻翅板管1水平布置；联集盒2带有罩壳和绝热材料，其轴心线带水平倾角以确保聚光反射装置跟踪太阳高度角变化。为简洁起见，图中未画出聚光反射装置。采用两个多阀联动的电动组阀高位组阀4和低位组阀5。电动组阀4、5的各个阀门分别安装在多水位梯级水坝的各个水坝6上，并分别通过与电磁阀驱动机构连接的联杆7、8连接而可以同步启闭。所述电磁阀驱动机构与微机控制系统电气连接。梯级水坝6上还设置有溢流口9。联集盒2内的水温水位传感器10与微机控制系统主机电气连接。
图1和图2实施例工作前要先上水。上水时，微机控制系统通过电动驱动机构关闭低位组阀5、开启高位组阀4，从联集盒2高端通过管道阀门接入原水。联集盒2多水位梯级水坝的最上级水坝6内的水位逐渐上升，水位达到其打开的高位组阀4高度时会流入下一级水坝6围起的空间以及与其连通的内玻翅板管1内，这样从上到下逐级上水。当安装在末级水坝6处的水位传感器10检测到其所在空间进水达到设定低水位时，关断高位组阀4。这时，最上级水坝6里边的水位逐渐升高直至漫过所在水坝6的溢流口9，流入下一级水坝6围起的空间以及与其连通的内玻翅板管1内，这样从上到下逐级抬高水位。当水位传感器10检测到进水达到设定高水位时，关断进水，上水过程结束。
配置聚光装置的真空内玻翅板管，即使在冬季太阳辐射强度只有500瓦/平方米条件下，也能稳定地用含盐量19%的盐水产生2个大气压的蒸汽。通过控制串接于蒸汽管道11与微机控制系统电气连接的调节阀12，可以调节太阳能产蒸汽装置的水蒸气输出压力。太阳能蒸馏装置可以采用多模式工作：太阳弱时采用双效或者单效蒸馏模式；太阳强时采用三效蒸馏模式。三效蒸馏模式可以是这样的：太阳光使内玻翅板管1内的水受热蒸发。在内玻翅板管1内产生的水蒸气在压差作用下通过蒸汽管道11进入第二级蒸馏器13。第二级蒸馏器13产生的约100℃水蒸气进入第三级蒸馏器14。第三级蒸馏器14采用低压蒸馏，所产生的约75至85℃水蒸气进入原水预热装置15内预热原水及作其它用途。原水在预热的同时采用真空泵真空除气。
微机控制系统根据太阳能产蒸汽装置蒸馏水的产量，推算出内玻翅板管1内海水的浓缩度和内玻翅板管1内浓缩液的存量，并适时进行再次上水。到晚间，打开低位组阀5将内玻翅板管1内的浓缩液收下。
Claims (1)
1.一种内玻翅板管太阳集热装置，由内玻翅板管和与内玻翅板管配合连接的联集盒组成，联集盒带有补水驳管、进出水驳管、溢气管或者封闭气囊和泄压器件；太阳集热装置还配置带有电磁阀、水温水位传感器的微机控制系统，其特征在于内玻翅板管两端的水平误差小于正负15毫米；通过调整联集盒的驳接管或者内玻翅板管的状态，并且在联集盒内或者在内玻翅板管管口设置挡水物体使内玻翅板管出水时有水留存；在内玻翅板管管口上部设置挡气物体使内玻翅板管进水时上面有气留存。
2. 按照权利要求1所述的集热装置，其特征在于联集盒内部嵌入一个管状换热器，内玻翅板管内的水不断蒸发成水蒸气在管状换热器表面冷凝；或者联集盒与一根伸向外界的蒸汽管连接，内玻翅板管内的水不断蒸发成水蒸气通过蒸汽管输出。
3. 按照权利要求1或者2所述的集热装置，其特征在于含有一维反射聚光器件；所述一维反射聚光器件的受光区域面积与内玻翅板管的吸收膜接收反射光的面积之比不超过5。
4. 按照权利要求1或者2所述的集热装置，其特征在于联集盒轴心线带水平倾角安装；联集盒内含有梯级水坝，梯级水坝的每一个水坝围起的空间与一支或者处于同一水平位置的一对内玻翅板管连通，梯级水坝的挡水水位高于所在内玻翅板管的留存水位0至10毫米。
5. 按照权利要求1或者2所述的集热装置，其特征在于含有一个蓄热水箱加热负载，所述蓄热水箱与一个封闭的管状两相流换热器件冷端低热阻连接；所述冷端的位置高于联集盒并与联集盒内部通过一根蒸汽管连通，所述冷端内的冷凝水可以回流进入联集盒内部；所述冷端的顶部含有一根与一个气球式封闭气囊连通的通气管。
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