CN103411320B - 一种真空管型太阳能空气集热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空管型太阳能空气集热器，包括：箱体，所述箱体一端设有进气口，另一端设有出气口，箱体设有真空管连接口、真空管，通过真空管连接口与箱体气密连通，真空管的内管上涂有选择性吸收涂层、扩张口插管,所述扩张口插管为L形，包括扩张口段和直管段，直管段与扩张口段垂直，所述扩张口段具有漏斗状开口；所述直管段固定在真空管内部；所述扩张口段伸入到箱体内部，且扩张口段的漏斗状开口背向箱体一端的所述进气口。本发明的负压吸气式真空管型太阳能空气集热器不使用热管,造价低、结构简单、安装方便、集热效率高、阻力小、适合多台集热器串并联，适用于大规模的空气干燥系统和采暖系统。

Description

一种真空管型太阳能空气集热器
技术领域
本发明涉及太阳能热利用领域，具体的说，涉及以空气为介质的真空管型太阳集热装置。
背景技术
以空气为集热介质的太阳能集热器，因其无需防冻，启动速度快，密封要求低，不易腐蚀等特点受到广泛关注。现有空气集热器主要有平板型和真空管型两种结构。平板空气集热器结构简单，成本低，因而得到较多的研究，但其仍存在如下较严重的缺点：集热效率低，热损失大。真空管空气集热器则可避免这一缺点。
目前真空管空气集热器有内插管(板)式、U型管式和热管式。都存在内部结构致使空气阻力较大，风机功耗大，或造价较高的问题。专利号200620117912.8的专利中公开了一种“太阳能联集管双层内胆装置”，该装置作为空气集热器有流道阻力大的缺点。专利号200820123062.1的专利中公开了一种“可拆卸热管式太阳能空气集热器”，以解决内部阻力大的问题，但选用热管使集热器造价升高。专利号201110111597.3的专利公开一种“真空管式太阳能空气集热器”，在该装置中空气受热面积小，而且是经过集热芯传导后受热，易于造成集热效率低的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中的不足，目的是提供一种系统压力损失小、造价低的真空管型太阳能空气集热器。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种真空管型太阳能空气集热器，包括：
箱体，所述箱体一端设有进气口，另一端设有出气口，箱体上具有真空管连接口。
真空管，通过真空管连接口与箱体气密连通，真空管的内管上涂有选择性吸收涂层。
扩张口插管，所述扩张口插管为L形，包括扩张口段和直管段，直管段与扩张口段垂直，所述扩张口段具有漏斗状开口；所述直管段固定在真空管内部；所述扩张口段位于箱体内部，且扩张口段的漏斗状开口背向所述进气口。
上述的真空管型太阳能空气集热器，其中，所述选择性吸收涂层为SS-AlNx/Cu涂层，用于吸收太阳辐射能。
上述的真空管型太阳能空气集热器，还包括保温层，所述保温层设置在所述箱体内部。
优选的，真空管型太阳能空气集热器还包括内胆，所述内胆设置在所述保温层内部。
进一步，上述的真空管型太阳能空气集热器，其中所述直管段通过固定圈固定在真空管内部。
进一步，上述的真空管型太阳能空气集热器，其中所述直管段与真空管同心，直管段的管口与真空管底部不接触。
进一步，上述的真空管型太阳能空气集热器，其中所述扩张口插管的漏斗状开口位于箱体的中轴线上。
本发明还提供一种太阳能集热系统，所述系统包括一个上述任一种真空管型太阳能空气集热器。
本发明还提供一种太阳能集热系统，所述系统包括至少两个以上所述的任一种真空管型太阳能空气集热器，所述真空管型太阳能空气集热器之间串联连接或并联连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的特点是插管采用扩张型出气口且背向空气来向。基于此结构空气流在插管背部滞留形成高压区，在插管扩张口处由于该结构阻力形成负压区。因此空气流很容易由真空管与插管间的流道进入插管内部，从扩张口流出。这种结构加强了真空管表面的对流，使真空管吸收的热量及时带出，同时减小流道的阻力。
负压吸气式真空管型太阳能空气集热器不使用热管造价低、结构简单、安装方便、集热效率高、阻力小，适合多台集热器串并联，适用于大规模的空气干燥系统和采暖系统。
附图说明
图1为本发明一种实施例的真空管型太阳能空气集热器的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的真空管型太阳能空气集热器的内部示意图；
图3为扩张口插管的直管段固定示意图；
图4为本发明一种实施例的真空管型太阳能空气集热器内部空气流动示意图。
图中：1、进气口；2、出气口；3、箱体；4、保温层；5、内胆；6、扩张口插管；7、真空管；8、固定圈；9、绕过扩张口插管的空气流线；10、流经真空管内的流线；11、高压区；12、负压区；13、真空管与扩张口插管形成的流道；14、插管内部流道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3所示，本发明提供的真空管型太阳能空气集热器，包括：箱体3，所述箱体3一端设有进气口1，与进气口1相对的另一端设有出气口2，箱体3沿直线均匀排列五个真空管连接口。五根真空管7，分别安装到箱体的真空管连接口与箱体3气密连通，优选通过橡胶密封圈使真空管7与箱体3气密连通。真空管7的内管上涂有选择性吸收涂层，用以吸收太阳能。五根扩张口插管6，扩张口插管6为L形，包括扩张口段和直管段，直管段与扩张口段垂直，扩张口段具有漏斗状开口。直管段固定在真空管7内部且与真空管7同心，直管段的管口与真空管7的底部不接触。扩张口段位于箱体内部，且扩张口段的漏斗状开口背向箱体一端的进气口1。上述真空管7的数量可以根据真空管型太阳能空气集热器的大小确定，优选在4-10根之间。
如图4所示，本实施例提供的真空管型太阳能空气集热器工作过程如下：空气由进风口1进入后，存在两种流向。一部分空气流受阻后绕过扩张口插管6的扩张口段，在扩张口段的漏斗状开口正面形成负压区12，此过程如绕过扩张口插管的空气流线9所示。另一部分空气受阻在扩张口段的漏斗状开口背面滞留形成高压区11，由于压力差存在这部分空气会进入真空管7与扩张口插管直管段间的流道13，通过扩张口插管内部流道14由漏斗状开口流出，此过程如流经真空管内的流线10所示。在下一个扩张口插管6处发生相同过程。这样增强了真空管7内的对流换热，及时将真空管7转化的热量带出，并且减小了原有空气集热器的压力损失。
优选的，真空管7内管涂布的选择性吸收涂层为SS-AlNx/Cu涂层，用于吸收太阳辐射能。上述选择性吸收涂层对太阳辐射中能量吸收效率高，能够提高太阳能的转换率。
为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的真空管型太阳能空气集热器还还包括保温层4，保温层4设置在箱体3内部。设置的保温层可以降低箱体内部能量的散失，提高真空管型太阳能空气集热器的集热率。
为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的真空管型太阳能空气集热器还还包括内胆5，内胆5设置在保温层4内部。
具体的，如图3所示，扩张口插管6的直管段通过固定圈8固定在真空管7内部。固定圈8由圆周向内均匀分布4个固定脚，扩张口插管6穿过固定圈8由固定脚固定，固定圈8的圆周与真空管7的内管内壁接触。
为了进一步优化上述技术方案，箱体3可以为长方体状、圆筒状或其他适合作为真空管型太阳能空气集热器箱体的形状。优选采用圆筒状箱体，其制造简单、安装方便。当采用圆筒状箱体时，扩张口插管6的漏斗状开口位于圆筒状箱体的中轴线上。
本发明还提供一种太阳能集热系统，该系统包括一个或多个上述实施例所述的真空管型太阳能空气集热器。当包括多个真空管型太阳能空气集热器时，它们之间串联连接或并联连接，以提高集热量。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，包括：
箱体，所述箱体一端设有进气口，另一端设有出气口，箱体设有真空管连接口；
真空管，通过真空管连接口与箱体气密连通，真空管的内管上涂有选择性吸收涂层；
扩张口插管，所述扩张口插管为L形，包括扩张口段和直管段，直管段与扩张口段垂直，所述扩张口段具有漏斗状开口；所述直管段固定在真空管内部；所述扩张口段位于箱体内部，且扩张口段的漏斗状开口背向所述进气口。
2.根据权利要求1所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，所述选择性吸收涂层为SS-AlNx/Cu涂层，用于吸收太阳辐射能。
3.根据权利要求1所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，还包括保温层，所述保温层设置在所述箱体内部。
4.根据权利要求3所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，还包括内胆，所述内胆设置在所述保温层内部。
5.根据权利要求1所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，所述直管段通过固定圈固定在真空管内部。
6.根据权利要求5所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，所述直管段与真空管同心，直管段的管口与真空管底部不接触。
7.根据权利要求1-6任一项所述的真空管型太阳能空气集热器，其特征在于，所述扩张口插管的漏斗状开口位于箱体的中轴线上。
8.一种太阳能集热系统，所述系统包括一个权利要求1-7所述的任一种真空管型太阳能空气集热器。
9.一种太阳能集热系统，所述系统包括至少两个权利要求1-7所述的任一种真空管型太阳能空气集热器，所述真空管型太阳能空气集热器之间串联连接或并联连接。
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