CN103868251A - 一种用于太阳能光热利用装置中的换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于太阳能光热利用装置中的换热器，包括薄板翅片，一组回流管，设置在回流管两端的两个密封盒体；两个盒体分别连接冷水进管和热水出管；回流管为一组分层、同圆心弧形排列的回流管，回流管端部无缝设置在盒体内；盒体内设置有隔片，隔片将盒体隔离成若干相互独立、起导流作用的回流腔。本发明能够有效解决现有的用于太阳能光热利用装置的换热器因为设计中不能够有效利用有限的装置空间，使得换热面积和路程不足，从而造成不能高效快速进行热交换，将热量输送到终端装置的问题；能够广泛应用于用于太阳能光热利用装置的换热器领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种换热器，尤其涉及一种用于太阳能光热利用装置中的换热器。
背景技术
我国目前太阳能光热利用装置最普及是成组的真空集热管上置储热水箱的一体机。其优点在结构简单紧凑、工艺成熟、零配件供应链较完备，安装较简单、占据位置较小，性能价格适于大众消费。所以，至今还是光热利用的主流。
随着技术进步，真空管的集热效率不断提升，尤其是应用增效的聚焦、热管技术后，使集热温度已经能够远超过水的沸点（100℃）。市场已形成中温（200℃上下）集热器的系列产品。因此：
1、水箱对安全的最高储热温度、耐蚀性要求提高，不能像传统一样用沸点100℃的水作为储热介质。否则，因箱内水的大量汽化，将使箱内热水的快速干枯，气压上升超临界，滞留的高温高压极易引起安全事故；
2、假如，更换了储热介质，例如导热油，价格远超过水，不宜在系统全管道内普遍应用；而且在采暖的循环系统中，温度降低的回程流动性远不如水流，尤其是冬季，油脂凝冻，流阻大幅上升，可能造成循环系统运作异常。
3、导热油或防冻液等储热介质不能像热水一样直接应用于生活。
综上原因要求储热介质与传输介质分别选用且相互隔离。而太阳能光热利用装置的空间有限，储热与传输介质之间的热交换装置，必须高效快速，才能维持水箱对外较大容积的系统有效供热。现有的用于太阳能光热利用装置的换热器因为设计中不能够有效利用有限的装置空间，使得换热面积和路程不足，从而造成不能高效快速进行热交换，将热量输送到终端装置的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能光热利用装置，现有的用于太阳能光热利用装置的换热器因为设计中不能够有效利用有限的装置空间，使得换热面积和路程不足，从而造成不能高效快速进行热交换，将热量输送到终端装置的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种用于太阳能光热利用装置中的换热器，包括若干薄板翅片，一组垂直贯穿薄板翅片的回流管，设置在回流管两端的两个密封盒体；所述的两个盒体分别连接冷水进管和热水出管；所述的回流管为一组分层、同层各管口呈弧形排列的回流管，所述的回流管端部无缝设置在盒体内；所述的盒体内设置有隔片，所述的隔片将盒体隔离成若干相互独立、起导流作用的回流腔；所述的换热水流从冷水进管依次经过各回流腔的回流管后从热水出管流出。
为了能够在有效的空间内，高效实现储热与传输介质之间的热交换，与所述冷水进管相连的盒体为回流分水盒；与所述热水出管相连的盒体为回流集水盒；所述的回流管有十二根，分三层同心弧形排列，上、中两侧各设置有五根回流管，下层设置有两根回流管；所述的回流分水盒设置有五个回流腔，上层、中层中间的三根回流管分别构成回流腔G区、回流腔C区，下层的两根回流管构成回流腔A区且和冷水进管相连，上、中两层左右两端的各自剩余两根回流管分别构成回流腔E区、回流腔e区；所述的回流集水盒设置有六个回流腔，上层左侧两根回流管构成回流腔F区，上层右侧两根回流管构成回流腔f区，上层中间的单根回流管构成回流腔H区且和热水出管相连，中层左侧的两根回流管构成回流腔D区，中层右侧的两根回流管构成回流腔d区，中层中间的回流管及下层的两根回流管构成回流腔B区。
优选的，所述的回流管的直径为16mm。
在充分利用有限的装置空间的同时，保证热交换的效果能够最理想，位于不同层的所述回流管之间的间距为30mm，位于同一层的所述相邻回流管之间的角度距离为15°。
本发明的有益效果：翅片换热器由适应高温环境的高耐腐蚀的材料制成，一组分层、同层各管口呈弧形排列的的回流管垂直贯穿设置在薄板翅片中间，利用金属材料良好的导热性，在有限的空间内数倍地扩大了热交换面积。设置在回流管两端的两个密封盒体；所述的两个盒体分别连接冷水进管和热水出管；所述的盒体内设置有隔片，所述的隔片将盒体按不同的回流方向隔离形成若干密闭、起导流作用的回流腔；换热水流从冷水进管依次经过各回流腔的回流管后从热水出管流出。经回流盒中各回流腔的导流，使回流管中的换热水流在换热器中往复穿行，由此有足够的热交换面积、时间和行程来使得换热水流逐渐升温。十二根回流管分三层排布，使得回流管中的换热水流在换热器中往复穿行七次，其中五次还是双管并列分流，由此进一步提高换热面、时间和行程，使进管冷水逐渐升温的效果更好。在十二根回流管的情况下，回流管的直径为16mm，能够保证在有限的空间内，最大化的实现热交换效率。在上述的基础上，位于不同层的所述回流管之间的间距为30mm，位于同一层的所述相邻回流管之间的角度距离为15°；能够实现装置空间的最优化使用，同时节约生产成本，且能够保证热交换的高效率。
本发明能够有效解决现有的用于太阳能光热利用装置的换热器因为设计中不能够有效利用有限的装置空间，使得换热面积和路程不足，从而造成不能高效快速进行热交换，将热量输送到终端装置的问题；同时结构简单，设计合理，能够广泛应用于用于太阳能光热利用装置的换热器领域。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为回流分水盒的结构示意图。
图3为回流集水盒的结构示意图。
具体实施方式
实施例1，如图1、图2和图3所示的一种用于太阳能光热利用装置中的换热器，包括若干薄板翅片1，一组垂直贯穿薄板翅片1的回流管2，设置在回流管2两端的两个密封盒体；所述的两个盒体分别连接冷水进管4和热水出管5；所述的回流管2为一组分层、同圆心弧形排列的回流管，所述的回流管2端部无缝设置在盒体内；所述的盒体内设置有隔片3，所述的隔片3将盒体隔离成若干相互独立、起导流作用的回流腔；所述的换热水流从冷水进管4依次经过各回流腔的回流管后从热水出管5流出。
与上述冷水进管4相连的盒体为回流分水盒6；与所述热水出管5相连的盒体为回流集水盒7；所述的回流管2有十二根，分三层同心弧形排列，上、中两侧各设置有五根回流管2，下层设置有两根回流管2；所述的回流分水盒6设置有五个回流腔，上层、中层中间的三根回流管2分别构成回流腔G区8、回流腔C区9，下层的两根回流管2构成回流腔A区10且和冷水进管4相连，上、中两层左右两端的各自剩余两根回流管2分别构成回流腔E区11、回流腔e区12；所述的回流集水盒7设置有六个回流腔，上层左侧两根回流管2构成回流腔F区13，上层右侧两根回流管2构成回流腔f区14，上层中间的单根回流管2构成回流腔H区15且和热水出管5相连，中层左侧的两根回流管2构成回流腔D区16，中层右侧的两根回流管2构成回流腔d区17，中层中间的回流管2及下层的两根回流管2构成回流腔B区18。所述的回流管2的直径为16mm。位于不同层的所述回流管2之间的间距为30mm，位于同一层的所述相邻回流管2之间的角度距离为15°。
工作过程中，换热水流自冷水进管进入回流A腔，通过回流管汇流到回流B腔，再通过回流管流至回流C腔，进而分流同时流向回流D腔和回流d腔，然后流向回流F腔和回流f腔，接着汇流至回流G腔，最后流至回流H腔，最终通过热水出管输出。通过上述，可以看出换热水流在换热器中往复穿行七次，
其中五次还是双管并列分流。回流管的根数、直径、排列、间距及盒体内回流腔的具体设置根据太阳能光热利用装置规格不同而做相应的变换。在节省成本的同时满足换热面积及行程的需求，最大程度得提升换热效率。
Claims (4)
1.一种用于太阳能光热利用装置中的换热器，包括若干薄板翅片（1），一组垂直贯穿薄板翅片（1）的回流管（2），设置在回流管（2）两端的两个密封盒体；所述的两个盒体分别连接冷水进管（4）和热水出管（5）；其特征在于：所述的回流管（2）为一组分层、同层各管口呈弧形排列的回流管，所述的盒体内设置有隔片（3），所述的隔片（3）将盒体隔离成若干相互独立、起导流作用的回流腔；所述的换热水流从冷水进管（4）依次经过各回流腔的回流管后从热水出管（5）流出。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能光热利用装置中的换热器，其特征在于：与所述冷水进管（4）相连的盒体为回流分水盒（6）；与所述热水出管（5）相连的盒体为回流集水盒（7）；所述的回流管（2）有十二根，分三层同心弧形排列，上、中两侧各设置有五根回流管（2），下层设置有两根回流管（2）；所述的回流分水盒（6）设置有五个回流腔，上层、中层中间的三根回流管（2）分别构成回流腔G区（8）、回流腔C区（9），下层的两根回流管（2）构成回流腔A区（10）且和冷水进管（4）相连，上、中两层左右两端的各自剩余两根回流管（2）分别构成回流腔E区（11）、回流腔e区（12）；所述的回流集水盒（7）设置有六个回流腔，上层左侧两根回流管（2）构成回流腔F区（13），上层右侧两根回流管（2）构成回流腔f区（14），上层中间的单根回流管（2）构成回流腔H区（15）且和热水出管（5）相连，中层左侧的两根回流管（2）构成回流腔D区（16），中层右侧的两根回流管（2）构成回流腔d区（17），中层中间的回流管（2）及下层的两根回流管（2）构成回流腔B区（18）。
3.根据权利要求2所述的用于太阳能光热利用装置中的换热器，其特征在于：所述的回流管（2）的直径为16mm。
4.根据权利要求2或3所述的用于太阳能光热利用装置中的换热器，其特征在于：位于不同层的所述回流管（2）之间的间距为30mm，位于同一层的所述相邻回流管（2）之间的角度距离为15°。
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