CN104374098A - 一种真空管太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

一种真空管太阳能集热器，具有真空管和换热管，换热管的管路上装有循环水泵，真空管内侧装有集热管，集热管具有外铜管和内铜管，外铜管的下端为盲端，外铜管的上端与换热管的一端连通，外铜管与真空管之间装有用于密封的橡胶套，所述的内铜管置于外铜管内，内铜管的下端与外铜管的盲端设有间隙，内铜管的上端穿过外铜管的管壁与换热管的另一端连通，所述内铜管、外铜管和换热管中装有超导液。本发明的优点是换热效率高，体积小，节约安装面积，降低了集热器的重量和制造成本。

Description

一种真空管太阳能集热器
技术领域
本发明涉及太阳能集热器，尤其是指一种真空管太阳能集热器。
背景技术
已有的太阳能集热器具有耐冰冻、启动快、不结垢、保温好、承压高、耐热冲击性好、安装简便、运行可靠的特点受到用户的一致好评，经过历次更新换代，其技术较为成熟，作为一种清洁廉价热能提供源受到人们的追捧，但在大中型城市中，太阳能集热器的推广却遇到了瓶颈，究其原因，是因为在城市使用时，太阳能集热器的阵列占用空间较大，并且为了获得足够的太阳辐照，需要安置在楼房的房顶处，所以在楼顶有限面积的制约下，只有一部分住户能够享受到由太阳能集热器提供的热源，在太阳能集热器的真空管内集热属于环境集热，真空管内的温度可达到200度以上，而正常水的温度不超过100度，剩余的温度不能及时交换输出利用，就造成浪费，所以，提高太阳能集热器的换热效率，从而缩减太阳能集热器的体积成了太阳能集热器在城市普及应用的关键，最有效的方法是增加太阳能集热器中集热管的表面积，在以往改进技术中，换热管被做成螺旋状，虽然增大了集热管在真空管内的受热表面积，但却使热媒在集热管中的阻力增大，效果不佳，所以现有市售的太阳能集热器大多还采用U形管作为集热管，但U形管受真空管内腔直径及其U形弯成型的限制，无法进一步提高太阳能集热器换热效率，无法进一步缩减太阳能集热器的体积。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空管太阳能集热器，本技术集热器的换热效率高，体积小。
本发明的技术方案是：一种真空管太阳能集热器，具有真空管和换热管，换热管的管路上装有循环水泵，真空管内侧装有集热管，其特征在于：集热管具有外铜管和内铜管，外铜管的下端为盲端，外铜管的上端与换热管的一端连通，外铜管与真空管之间装有用于密封的橡胶套，所述的内铜管置于外铜管内，内铜管的下端与外铜管的盲端设有间隙，内铜管的上端穿过外铜管的管壁与换热管的另一端连通，所述内铜管、外铜管和换热管中装有超导液。
内铜管的外壁上设有隔温层，所述的隔温层是橡胶保温层或塑料保温层；
内铜管上套有螺旋状的第一翅片，第一翅片与外铜管的内壁间设有间隙；
外铜管的内壁上固接有若干片用于散热的第二翅片，第二翅片与内铜管之间设有间隙；
外铜管的外壁上固接有若干片用于吸热的第三翅片；
外铜管的管壁上设有若干个凹坑；
内铜管在外铜管内的一端管口处设有若干个均匀分布的豁口；
本发明的优点是换热效率高，体积小。将内铜管置于外铜管内，使得外铜管的外壁可在真空管中内玻璃盲管的截面尺寸内，最大限度的增加进行热传递的外铜管表面积，内铜管外壁和外铜管内壁构成的管状腔内的超导液与外铜管内壁形成具有一定厚度“液膜”，能完全有效地吸收外铜管管壁的热量，提高了换热效率，本发明太阳能集热器因为提高了换热效率，所以较以往技术相比，在同等供热需求下，本发明集热器的体积可以做的更小，节约安装面积，也降低了集热器的重量和制造成本。
隔温层能将内铜管和外铜管内的高、低温超导液进行温度隔离，避免进口处的低温超导液吸收出口处高温超导液的温度，防止进入换热管中的超导液失温；内铜管、外铜管和换热管中的超导液由循环水泵泵送循环，呈螺旋状的第一翅片，能引导内铜管外壁和外铜管内壁之间的超导液沿第一翅片的螺旋方向进行旋转搅动，使超导液混合均匀，保持温度一致，避免出现“外热内凉”的温差现象，提高超导液的换热效率；第二翅片能增加外铜管与超导液的接触面积，提高换热效率；第三翅片能增加外铜管的表面积，提高外铜管的集热效率；外铜管管壁上的凹坑，能增加外铜管的表面积，同时增加与超导液的接触面积，提高换热效率；内铜管管口的若干个豁口能减少超导液流动的阻力，使超导液的流动阻力减小，流动顺畅。以上是本发明一种真空管太阳能集热器的另外几项优点。
附图说明
图1、是本发明一种真空管太阳能集热器的结构示意图；
图2、是图1中A-A向剖面图。
图中1循环水泵、2换热管、3内铜管、4橡胶套、5隔温层、6外铜管、7第三翅片、8第二翅片、9凹坑、10第一翅片、11外玻璃盲管、12太阳能选择性吸收涂层、13内玻璃盲管、14真空腔、15豁口、16超导液。
具体实施方式
一种真空管太阳能集热器，具有真空管和换热管2，换热管的管路上装有循环水泵1，真空管内侧装有集热管，集热管具有外铜管6和内铜管3，外铜管的下端为盲端，外铜管的上端与换热管的一端连通，外铜管与真空管之间装有用于密封的橡胶套4，所述的内铜管置于外铜管内，内铜管的下端与外铜管的盲端设有间隙，内铜管的上端穿过外铜管的管壁与换热管的另一端连通，所述内铜管、外铜管和换热管中装有超导液16。
所述的真空管由相互套接的内、外玻璃盲管11构成，两玻璃盲管的开口端相互熔接，两玻璃盲管间设有真空腔14，内玻璃盲管13的管壁上涂有太阳能选择性吸收涂层12，集热管装在内玻璃盲管的管腔内，
超导液由循环水泵加压泵送，在内、外铜管和换热管中流动，本技术中常温的超导液可由内铜管流入外铜管内，经内、外铜管的夹层吸收外铜管管壁上的热能后，高温的超导液由外铜管的开口端进入换热管；常温的超导液也可由外铜管的开口端进入，经内、外铜管的夹层吸收外铜管管壁上的热能后，高温的超导液由内铜管进入换热管；用户可以随意接管，方便施工安装。与现有技术相同，换热管的管身盘在换热箱中，将换热管内的热能交换给换热箱中的供用户使用的水，换热管上还装有膨胀罐，膨胀罐用于调节内、外铜管和换热管中超导液的压力，设置膨胀罐是调节管道内压力的常用手段。
内铜管的外壁上设有隔温层5，所述的隔温层是橡胶保温层或塑料保温层。上述材料制成的隔温层保温效果好、抗老化能力强，用于隔绝内、外铜管进出口段中常温超导液和高温超导液的热交换，保证进入换热管中的超导液处于高温段，保证换热效果的同时，也能加快集热器的启动时间。
内铜管上设有螺旋状的第一翅片10，第一翅片的一端与内铜管的外壁固连，第一翅片的另一端与外铜管的内壁间设有间隙。本实施例中第一翅片是薄铜带，通过焊接固定盘绕在内铜管的外壁上，呈螺旋状的第一翅片可对内、外铜管夹层中的超导液起到一个导向的作用，使超导液围绕内铜管旋转上升或下降，经搅拌后的超导液温度一致，能使全部的超导液与外铜管充分接触，吸收外铜管管壁上的热能，提高换热效率；第一翅片的截面也可以是三角形、梯形等其它形状的截面，三角形或梯形的底面与内铜管的外壁焊接固连。
外铜管的内壁上固接有若干片用于散热的第二翅片8，各第二翅片分别与外铜管固连，第二翅片与内铜管之间设有间隙，。本实施中第二翅片也是薄铜片，通过焊接钳夹持送入外铜管内与外铜管内壁进行焊接固连，第二翅片的作用是将外铜管的温度传递给超导液，所以第二翅片的数量可以是多个，呈放射性分布环绕成一组，在外铜管管壁的不同位置可设置相互交错的多个第二翅片组，提高换热效率。
外铜管的外壁上固接有若干片用于吸热的第三翅片7，各第三翅片分别与外铜管固连。设置第三翅片是为了进一步增加外铜管的吸热表面积，第三翅片为铜片，在外铜管上沿管壁呈放射性分布，各第三翅片通过焊接与外铜管焊接固连，能提高外铜管的集热效率，进而提高外铜管内超导液的换热效率。
外铜管的管壁上设有若干个凹坑9。凹坑可通过压纹机滚轧获得，本实施例中凹坑是长条圆形，也可轧制与第一翅片相对的螺纹状凹坑，能使超导液在流动中的混合效果更佳，优点是增加了外铜管的吸热面积，同时也增加了超导液与外铜管的接触面积。
内铜管在外铜管内的一端管口处设有若干个均匀分布的豁口15。该豁口增大了内铜管的管口尺寸，可减轻内铜管该处管口中超导液的进出阻力，减轻循环水泵的工作负荷。
本发明的一种真空管太阳能集热器，通过上述构造的创新改进，创造性的增强了太阳能集热器的换热效率，本发明太阳能集热器因为提高了换热效率，所以较以往技术相比，在同等供热需求下，本发明集热器的体积可以做的更小，节约安装面积，也降低了集热器的重量和制造成本。本发明一种真空管太阳能集热器的结构也可应用在换热器中，作为换热器中热交换部件的技术结构，同样能提高换热器的换热效率。

Claims (7)

1.一种真空管太阳能集热器，具有真空管和换热管，换热管的管路上装有循环水泵，真空管内侧装有集热管，其特征在于：集热管具有外铜管和内铜管，外铜管的下端为盲端，外铜管的上端与换热管的一端连通，外铜管与真空管之间装有用于密封的橡胶套，所述的内铜管置于外铜管内，内铜管的下端与外铜管的盲端设有间隙，内铜管的上端穿过外铜管的管壁与换热管的另一端连通，所述内铜管、外铜管和换热管中装有超导液。
2.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：内铜管的外壁上设有隔温层，所述的隔温层是橡胶保温层或塑料保温层。
3.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：内铜管上套有螺旋状的第一翅片，第一翅片与外铜管的内壁间设有间隙。
4.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：外铜管的内壁上固接有若干片用于散热的第二翅片，第二翅片与内铜管之间设有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：外铜管的外壁上固接有若干片用于吸热的第三翅片。
6.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：外铜管的管壁上设有若干个凹坑。
7.根据权利要求1所述的一种真空管太阳能集热器，其特征在于：内铜管在外铜管内的一端管口处设有若干个均匀分布的豁口。
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