CN106288524B - 带太阳能集热功能的翅片管结构 - Google Patents

带太阳能集热功能的翅片管结构 Download PDF

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Abstract

一种带太阳能集热功能的翅片管结构，它包括换热管、翅片和风机，其特点是，换热管参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ‑15°~φ＋15°内取值，其中φ为当地纬度，换热管互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，翅片的上半部分翅片或者是下半部分翅片与换热管垂直，上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角，所述结构的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片互相平行，换热管及翅片表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，风机设置在翅片管内侧，运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧。能够使制冷剂同时与空气能和太阳能换热，提高蒸发温度和系统的制热效果，降低霜对系统产生的不利影响。

Description

带太阳能集热功能的翅片管结构
技术领域
本发明涉及换热器，具体的说，是一种带太阳能集热功能的翅片管结构。
背景技术
空气源热泵系统是一种节能且被广泛应用的供热设备，但在冬季运行时，由于室外空气温度低，导致制冷剂的蒸发温度低，与室外空气的换热量大大降低，从而导致系统向室内的供热量不足，严重的影响了向室内的舒适性；由于空气中存在水蒸气，会在换热时导致翅片结霜，当霜层达到一定厚度时，必须进行除霜，除霜过程对供热效果也有显著影响。
发明内容
基于上述问题，本发明提出一种带太阳能集热功能的翅片管结构，使制冷剂同时与空气能和太阳能换热，提高蒸发温度和系统的制热效果，降低霜对系统产生的不利影响。
本发明解决上述问题和实现上述目的所采取的技术方案如下：
一种带太阳能集热功能的翅片管结构，它包括换热管、翅片和风机，其特征是，所述换热管参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ-15°~φ＋15°内取值，其中φ为当地纬度，所述换热管互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，所述翅片的下半部分翅片与所述换热管垂直，所述翅片上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角，所述翅片的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片也互相平行，所述换热管及翅片表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，所述风机设置在所述翅片管内侧，所述风机运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧。
所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ且0.9θ＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos (arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
一种带太阳能集热功能的翅片管结构，所述结构包括换热管、翅片、风机，其特征是，所述换热管参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ-15°~φ＋15°内取值，其中φ为当地纬度，所述换热管互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，所述翅片的上半部分翅片与所述换热管垂直，所述翅片上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角，所述翅片的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片互相平行，所述换热管及翅片表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，所述风机设置在翅片管内侧，风机运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧。
所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ且0.9θ＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos (arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
本发明带太阳能集热功能的翅片管结构的优点体现在：
1、由于采用制冷剂同时与空气能和太阳能换热，能够充分换热，换热效率高，效果好；
2、可防止太阳光从翅片间隙“泄露”，使翅片管迎风面上的太阳能能被高效吸收，从而显著提高制冷剂的蒸发温度和系统的制热效果；
3、能起到延缓翅片结霜，加速除霜的作用，可降低霜对系统产生的不利影响；
4、其结构简单，易加工，成本低，而且节省占地面积，易于推广应用。
附图说明
图1是本发明所述的第一种带太阳能集热功能的翅片管结构主视图；
图2是本发明所述的第一种带太阳能集热功能的翅片管结构俯视图；
图3是本发明所述的第二种带太阳能集热功能的翅片管结构俯视图；
图4是本发明所述的第三种带太阳能集热功能的翅片管结构主视图。
图中：1换热管、2翅片、3风机。
具体实施方式
具体实施方式一，结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的第一种带太阳能集热功能的翅片管结构，所述结构包括换热管1、翅片2、风机3，所述换热管1参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ-15°~φ＋15°内取值，其中φ为当地纬度，所述换热管1互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，所述翅片2的下半部分翅片与所述换热管1垂直，所述翅片2上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角。
所述翅片2的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：满足如下条件：90°＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片2间距，h为所述翅片2的高，d为所述换热管1的外径。或所述翅片2的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ且0.9θ＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos (arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片2间距，h为所述翅片2的高，d为所述换热管1的外径。β取160°，翅片2间距L取1.5mm，翅高h取12mm，换热管1的外径d取7mm，该取值可保证阳光无法从翅片间隙中“泄露”且使翅片间隙的空气阻力尽可能的减小，翅片2上半部分翅片位于下半部分翅片所在平面的上方，所述结构的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片互相平行，换热管1及翅片2表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，所述风机3设置在翅片管内侧，风机3运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧。
当太阳能充足时，关闭风机3，此时制冷剂只与太阳能进行换热，来满足换热量的需求，当太阳能不足时，启动风机3运行，大部分太阳能被翅片2的上半部分翅片吸收，温度升高，导致上半部分翅片的温度高于下半部分翅片的温度；另一方面，由于风机3运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片2间隙流向内侧，故上半部分翅片间隙内的空气温度高于下半部分，从而翅片温度与空气温度的分布趋势相同，可实现类似“逆流传热”的换热效果，能使换热温差最大化，充分利用换热面积。
具体实施方式二，该实施方式与具体实施方式一基本一致，区别在于所述换热管1的连接方式，如图1和图3所示。
具体实施方式三，该实施方式与具体实施方式一和具体实施方式二基本一致，区别是所述翅片2的上半部分翅片与所述换热管1垂直，如图4所示。本实施方式所述的第三种带太阳能集热功能的翅片管结构，所述结构包括换热管1、翅片2、风机3，所述换热管1参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α为当地纬度，换热管1互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，翅片2的上半部分翅片与换热管1垂直，上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β取160°，翅片2间距L取1.5mm，翅高h取12mm，换热管1的外径d取7mm，该取值可保证阳光无法从翅片间隙中“泄露”且使翅片间隙的空气阻力尽可能的减小，翅片2下半部分翅片位于上半部分翅片所在平面的下方，所述结构的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片互相平行，换热管1及翅片2表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，风机3设置在翅片管内侧，风机3运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧。
当太阳能充足时，关闭风机3，此时制冷剂只与太阳能进行换热，来满足换热量的需求，当太阳能不足时，启动风机3运行，制冷剂同时吸收太阳能和空气的热量。由于翅片2下半部分翅片位于上半部分翅片所在平面的下方，故下半部分翅片与重力的夹角很小，有利于霜层的脱落，可起到延缓结霜和加快除霜的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带太阳能集热功能的翅片管结构，它包括换热管、翅片和风机，所述换热管参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ-15°～φ+15°内取值，其中φ为当地纬度，所述换热管互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，所述翅片的下半部分翅片与所述换热管垂直，所述翅片上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角，所述翅片的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片也互相平行，所述换热管及翅片表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，所述风机设置在所述翅片管内侧，所述风机运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧，其特征是，所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
2.根据权利要求1所述的带太阳能集热功能的翅片管结构，其特征是，所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ且0.9θ＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
3.一种带太阳能集热功能的翅片管结构，所述结构包括换热管、翅片、风机，所述换热管参与换热的部分互相平行且管长方向与水平地面间的夹角α在φ-15°～φ+15°内取值，其中φ为当地纬度，所述换热管互相平行的部分所在的平面与水平地面的夹角取值与α相同，所述翅片的上半部分翅片与所述换热管垂直，所述翅片上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β为钝角，所述翅片的上半部分翅片互相平行，下半部分翅片互相平行，所述换热管及翅片表面涂镀上一层太阳能选择性吸收涂层，所述风机设置在翅片管内侧，风机运行时抽吸翅片管外侧的空气穿过翅片间隙流向内侧，其特征是，所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
4.根据权利要求3所述的带太阳能集热功能的翅片管结构，其特征是，所述翅片的上半部分翅片与下半部分翅片的夹角β满足如下条件：90°＜β＜θ且0.9θ＜β＜θ，θ＝180°－arctan[L/(h+d)]-arcsin[(L×cos(arctan(L/(h+d)))/h]，其中L为所述翅片间距，h为所述翅片的高，d为所述换热管的外径。
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