CN105387634B - 一种射流高效换热太阳能吸热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射流高效换热太阳能吸热装置，包括保温层，保温层左侧连接有太阳能吸热面,太阳能吸热面的内侧面为褶皱结构；保温层右侧面设有工质入口和工质出口，工质入口处于保温层右侧面的中部；保温层内设有换热芯，换热芯上设有工质入口通道孔和若干工质出口通道孔；换热芯与太阳能吸热面及保温层之间设有间隙。本发明的外表面包裹保温层，减少吸热器的散热损失；太阳能吸热面内侧呈褶皱结构，增加表面粗糙度，提高工质与表面的射流换热性能；太阳能吸热面与换热芯的壳体通过螺栓活连接，加工、安装、维修十分便利，具有很好的适应性。

Description

一种射流高效换热太阳能吸热装置

技术领域

本发明属于太阳能装置领域，尤其涉及一种射流高效换热太阳能吸热装置。

背景技术

太阳能是一种可再生清洁能源。开发利用太阳能资源对节能减排、促进生态文明建设具有重要意义。太阳能吸热器是太阳能热动力发电、热化学反应等系统的关键设备之一。根据功能要求不同，目前已提出的太阳能吸热器方案有很多。

在中华人民共和国国家知识产权局网站上，查到与本发明相关的专利7项，具体信息如下：

(1)名称：一种底面内凸圆柱形腔体式太阳能吸热器

申请号：201110233330.1

发明人：王富强；帅永；袁远；刘彬；谈和平

摘要：一种底面内凸圆柱形腔体式太阳能吸热器，本发明涉及一种太阳能吸热器。本发明为了解决圆柱形腔体式吸热器底面处的金属管难于布满底面，存在吸热器吸收太阳能辐射热流死区的问题。本发明的吸热器壳体的底面为内凸式结构，吸热器壳体的底面呈V字型结构，吸热器侧面部分盘管缠绕在吸热器壳体侧面内壁上，吸热器底面内凸起段盘管缠绕在吸热器壳体的底面上，吸热器侧面部分盘管的进口端与吸热器底面内凸起段盘管的出口端连通，吸热器壳体的外表面上设有矿渣棉保温层，工作介质出口管穿设在矿渣棉保温层内，且与吸热器侧面部分盘管的出口端连通，工作介质进口管穿设在矿渣棉保温层内，且与吸热器底面内凸起段盘管的进口端连通。本发明用于吸收太阳能。

(2)名称：一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器

申请号：200810231652.0

发明人：何雅玲；程泽东；陶文铨；陶于兵；肖杰

摘要：一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器，包括玻璃外管以及通过连接端部封装在玻璃外管内的不锈钢接收内管，玻璃外管与不锈钢接收内管之间形成了真空腔；在不锈钢接收内管的外壁上涂敷有选择性吸收太阳光涂层，而在不锈钢接收内管管壁的单侧，即接收聚焦太阳能热流侧，设置有向管内凸起或凹进的不连续多纵向涡发生器。本发明只针对接收聚焦太阳能热流侧(其温度梯度很大)的单侧设置有不连续多纵向涡发生器，在该侧管内近壁处形成了纵向涡流动结构，改善了速度场与热流场协同程度，强化了管内流体对流换热。同时，在增加相同流动阻力的情况下，其强化换热效果较布置于温度梯度较小侧要好，单侧布置可以达到高效低阻的强化换热效果与节能降耗的目的。

(3)名称：含内凹玻璃罩的球形腔式太阳能吸热器

申请号：201110255144.8

发明人：龙新峰；毛青松

摘要：本发明公开了含内凹玻璃罩的球形腔式太阳能吸热器，主要用于在蝶式太阳能高温热利用系统中收集太阳光并将其转化成热能。吸热器主要由换热盘管、内凹式玻璃罩、外壳、内壳、真空层、反光式挡风板、导热流体组成。与传统的开口式和腔口带玻璃窗的腔式吸热器不同，本腔式吸热器是采用内凹玻璃罩的开口式球形吸热器，既具有开口式腔式吸热器捕获光线的能力，又具有腔口带玻璃窗的腔式吸热器低热损的特点。同时本腔式吸热器具有反光式挡风板，能增强对偏离光线的捕捉，减少内壁热辐射和外部自然风引起的对流传热损失。本腔式吸热器的内外壳间含有真空层，能有效降低通过壳体损失的热量。

(4)名称：圆柱与圆锥复合腔体式太阳能吸热器

申请号：201210056836.4

发明人：王富强；谈和平；张旭升；易红亮；帅永；袁远

摘要：圆柱与圆锥复合腔体式太阳能吸热器，本发明涉及一种太阳能吸热器。本发明为了解决圆柱形腔体式太阳能吸热器底面处的金属管难于布满底面，存在吸热器吸收太阳能辐射热流死区的问题。吸热器壳体的内腔为圆柱与圆锥复合腔体，吸热器侧面部分盘管缠绕在圆柱形壳体内壁上，吸热器底面圆锥形段盘管缠绕在圆锥形壳体内壁上，吸热器侧面部分盘管的进口端与吸热器底面圆锥形段盘管的出口端连通，吸热器壳体的外表面上设置有矿渣棉保温层，工作介质出口管穿设在矿渣棉保温层内，且工作介质出口管与吸热器侧面部分盘管的出口端连通，工作介质进口管穿设在矿渣棉保温层内，且工作介质进口管与吸热器底面圆锥形段盘管的进口端连通。本发明用于吸收太阳能。

(5)名称：一种基于光热吸收锥构型的高效太阳能吸热器

申请号：201310041996.6

发明人：黄国平；洪树立；夏晨；傅鑫；康剑雄

摘要：本发明涉及一种基于光热吸收锥构型的太阳能吸热器，包括密封盖、绝热管套、气流管道、吸热体、玻璃罩和吸热体紧固件，其特征是吸热体为棱台型结构，各平面可分开制造；每一平面均为光热吸收锥板，表面分布由多个尖锐棱锥，由高导热多孔疏松材料制成；玻璃罩为圆台形；所述的密封盖、吸热体、玻璃罩形成闭式容腔，空气通过密封盖的进气孔进入容腔，再经过多孔介质光热吸收锥板被加热而带走太阳能，最后沿着气流管道由吸热器出口端流出。优点：改善现有的吸热器存在吸热效率低、加工困难、内部流动损失大等问题。能够单独使用，也能通过接口互相组合使用；主要适用于太阳能热电转换系统，确保其能高效运行。

(6)名称：蛇形波纹管式太阳能吸热器

申请号：201220412104.X

发明人：张国寿；吴立平；石富江

摘要：本实用新型涉及一种太阳能吸热器，特别是一种蛇形波纹管式太阳能吸热器，所述吸热器包括吸热管，该吸热管由支架或板箱集装成整体；所述吸热管包括多根并联安装的玻璃真空管，所述玻璃真空管内装有金属波纹内管，所述金属波纹内管由单根金属波纹管弯曲成蛇形，依次装入每个所述的玻璃真空管，所述金属波纹内管两端用可拆接头分别同热水出水管和热水回水管相连。本实用新型吸热器采用可分解架构，可拆开成零部件仓贮、包装、运输和维修；并可适当增减蛇形金属波纹管长度，适应用户所在地太阳强弱需求；蛇形金属波纹管具有更大的吸热面积，并通过多级和多次循环吸热，热水温度高；可拆开清洗排污，能有效防止冬季爆管，有利于实现太阳能热水装置与建筑物一体化。

(7)名称：一种底面为曲面半球体的腔体式太阳能吸热器

申请号：201220612985.X

发明人：王富强；林日亿；李夏赟；魏东兰；张慧；秦爱民；孟凡军；刘娟娟；初小林

摘要：一种底面为曲面半球体的腔体式太阳能吸热器，本实用新型涉及一种太阳能吸热器。本实用新型为了解决金属管盘绕过程中无法布满整个底面的问题，以及吸热器存在光学损失的问题。吸热器壳体的底部为曲面半球体，吸热器侧面段螺旋盘管缠绕在吸热器壳体的侧面内壁上，吸热器底面段螺旋盘管缠绕在吸热器壳体的底面上，吸热器侧面段螺旋盘管与吸热器底面段螺旋盘管连通，吸热器壳体的外表面上设置有石英棉保温层，工作介质进口管穿设在石英棉保温层内，且工作介质进口管与吸热器侧面段螺旋盘管的进口端连通，工作介质出口管穿设在石英棉保温层内，且工作介质出口管与吸热器侧面段螺旋盘管的出口端连通。本实用新型用于吸收太阳能。

从上述专利可以看出，目前已有吸热器装置主要分为盘管式或容积式结构。盘管式吸热器主要由金属盘管组成，技术简单，但是热效率低；容积式吸热器主要石英玻璃和多孔陶瓷组成，热效率高，但是在高温高压条件下玻璃容易破碎，安全可靠性差。还没有本发明提出的射流式高效换热器结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种射流高效换热太阳能吸热装置。本发明的外表面包裹保温层，减少吸热器的散热损失；太阳能吸热面内侧呈褶皱结构，增加表面粗糙度，提高工质与表面的射流换热性能；太阳能吸热面与换热芯的壳体通过螺栓活连接，加工、安装、维修十分便利，具有很好的适应性。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：

一种射流高效换热太阳能吸热装置，包括保温层，保温层左侧连接有太阳能吸热面,太阳能吸热面的内侧面为褶皱结构；保温层右侧面设有工质入口和工质出口，工质入口处于保温层右侧面的中部；保温层内设有换热芯，换热芯上设有工质入口通道孔和若干工质出口通道孔，所述工质入口通道孔的直径大于工质出口通道孔的直径，所述工质入口通道孔处于换热芯的中心，工质出口通道孔均匀设在工质入口通道孔周围；换热芯与太阳能吸热面及保温层之间设有间隙。

进一步的改进，所述太阳能吸热面通过螺栓与换热芯的壳体活动连接。

进一步的改进，所述工质入口穿过间隙与工质入口通道孔相连。

进一步的改进，所述太阳能吸热面和换热芯由耐高温陶瓷或金属材料制成。

本发明的优点如下：

(1)低温工质与太阳能吸热面进行强制射流换热，换热效率高。射流区域正对太阳吸热表面中心区域，有利于降低太阳吸热表面中心区域的温度，避免太阳吸热表面高温烧毁。

(2)工质入口通道唯一，管径大，换热强度弱，可以有效抑制工质在入口通道中升温，提高工质与太阳吸热表面的射流换热与冷却效果。工质出口的细管通道有若干条，每一通道的管径小，可以强化工质与换热芯的换热效率。从而提高系统整体的光热转换效率。

(3)太阳能吸热面与换热芯为分体结构，太阳吸热表面与换热芯进行高温辐射换热，换热效果好。同时这两者，通过螺栓连接，相对独立，加工、安装、维修方便。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图；

图2为本实用新型的A-A截面结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示的一种射流高效换热太阳能吸热装置，包括保温层1，保温层1左侧连接有太阳能吸热面2,太阳能吸热面2的内侧面为褶皱结构3；保温层1右侧面设有工质入口4和工质出口5，工质入口4处于保温层1右侧面的中部；保温层1内设有换热芯6，换热芯6上设有工质入口通道孔7和若干工质出口通道孔8；换热芯6与太阳能吸热面2及保温层1之间设有间隙9。

太阳能吸热面2通过螺栓10与换热芯6的壳体活动连接。

工质入口通道孔7处于换热芯6的中心，工质出口通道孔8均匀设在工质入口通道孔7周围。工质入口通道孔7的直径大于工质出口通道孔8的直径。工质入口4穿过间隙9与工质入口通道孔7相连。

太阳能吸热面2和换热芯6由耐高温陶瓷或金属材料制成。

吸热器的外表面包裹保温层1，减少吸热器的散热损失。太阳能吸热面2内侧呈褶皱结构，增加表面粗糙度，提高工质与表面的射流换热性能。太阳能吸热面2与换热芯6的壳体通过螺栓活连接，加工、安装、维修十分便利，具有很好的适应性。

以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种射流高效换热太阳能吸热装置，包括保温层(1)，其特征在于，保温层(1)左侧连接有太阳能吸热面(2),太阳能吸热面(2)的内侧面为褶皱结构(3)；保温层(1)右侧面设有工质入口(4)和工质出口(5)，工质入口(4)处于保温层(1)右侧面的中部；保温层(1)内设有换热芯(6)，换热芯(6)上设有工质入口通道孔(7)和若干工质出口通道孔(8)，所述工质入口通道孔(7)的直径大于工质出口通道孔(8)的直径，所述工质入口通道孔(7)处于换热芯(6)的中心，工质出口通道孔(8)均匀设在工质入口通道孔(7)周围；换热芯(6)与太阳能吸热面(2)及保温层(1)之间设有间隙(9)。

2.如权利要求1所述的射流高效换热太阳能吸热装置，其特征在于，所述太阳能吸热面(2)通过螺栓(10)与换热芯(6)的壳体活动连接。

3.如权利要求1所述的射流高效换热太阳能吸热装置，其特征在于，所述工质入口(4)穿过间隙(9)与工质入口通道孔(7)相连。

4.如权利要求1所述的射流高效换热太阳能吸热装置，其特征在于，所述太阳能吸热面(2)和换热芯(6)由耐高温陶瓷或金属材料制成。