CN106895590B - 一种均温型真空管太阳能空气集热器 - Google Patents

一种均温型真空管太阳能空气集热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种均温型真空管太阳能空气集热器，其包括本体，所述本体的两端分别设置有进气口和出气口，本体上位于所述的进气口与出气口之间阵列设置有多个真空集热管。本发明通过设置外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，使得内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，这样，两个独立的换热管道集成设置在一起，可以使得集热器的换热集热效果更加均匀，可有效防止集热器出现运行不稳定的情况，提高其均温效果，同时，还可以有效的降低集热器的体积，提高其适用性，此外，本发明还设置了相变蓄热器和导热翅片，可以将多余的热量存储于相变蓄热器中，提高空气集热器的集热效果和使用性能。

Description

一种均温型真空管太阳能空气集热器
技术领域
本发明涉及一种太阳能集热设备技术领域，具体为一种均温型真空管太阳能空气集热器。
背景技术
随着人们对太阳能应用技术研究的逐步深入，太阳能热利用技术日趋成熟，并成为缓解能源问题的有效途径之一。太阳能集热器作为太阳能热利用技术的关键部件，在太阳能的吸收和热转化过程中起着至关重要的作用。以空气为介质的太阳能空气集热器，具有结构简单，成本低廉，反应时间短、易于实现建筑一体化等特点，可有效应用于建筑物采暖，也可用于工业及农副产品的干燥。
传统的太阳能空气集热器因集热板和流动空气之间的换热系数较小，换热不够充分，环境热损大，不仅集热效率较低，而且，换热效果不均匀，容易产生时而换热好时而换热差的问题，即容易出现换热不稳定的状况。对此，目前的做法是一般通过增加换热面积来改善这种不稳定性能，其一般采用在吸热板上设置肋片或凸起以增加换热面积，或在空气流道内增加扰动装置是强化换热的常用方法，通过吸热板加肋、加装金属丝网、加设圆柱体、吸热面带椎体、V 型等方式，增加空气与集热板的换热面积，强化流体与凸起避免的对流换热程度，使得对流换热系数增大，从而改善集热器的稳定性能，提高集热器效率。但是，这种方式实用性较差，不仅大大提高了制造成本，而且大大提高了集热器的体积，不利于一些空间要求较高场合的应用，影响其使用性能与推广性能。
发明内容
本发明针对现有的技术问题，提供一种均温型真空管太阳能空气集热器，目的是提高太阳能集热器的稳定性能，提高其使用效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于，其包括本体，所述本体的两端分别设置有进气口和出气口，所述的本体上位于所述的进气口与出气口之间阵列设置有多个真空集热管。
进一步，作为优选，其中一部分真空集热管构成外空气换热流道，另一部分真空集热管构成内空气换热流道，内空气换热流道与外空气换热流道的换热气体均由所述的出气口流出，且内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，且所述的真空集热管包括外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，其中，所述的进气口与出气口之间的本体的径向上设置有外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，所述的本体内套设有内气流流通筒，所述的内气流流通筒的进气端为圆锥筒型结构，且圆锥筒型结构的大端朝向进气口设置，所述的内玻璃真空集热管内的内流通管与所述的内气流流通筒连通，所述的内气流流通筒由所述的挡板固定于所述的本体内部，且所述的本体的内壁与所述的挡板之间构成的间隔区域与所述的外玻璃真空集热管连通，所述的外玻璃真空集热管的中心设置有内套管，所述内套管内部设置有盘绕的导热丝，所述的内玻璃真空集热管的中心设置有内流通管，所述的内流通管的外壁与所述的内玻璃真空集热管的内壁之间设置有导热丝，所述本体的进气口的气体一部分流入内气流流通筒中，这部分气体的大部分依次流入内玻璃真空集热管内的内流通管后流出，实现气体的吸热换热最后从出气口流出，所述本体的进气口的气体的另一部分依次流入各个外玻璃真空集热管内壁与内套管之间构成的流通气道后，实现气体的吸热换热，最后从出气口流出。
进一步，作为优选，所述的外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管的内壁上均涂覆有吸热涂层，所述的导热丝上也设置有一层吸热涂层。
进一步，作为优选，所述内套管和内流通管均采用铝制或者铜制圆柱中空管。
进一步，作为优选，所述的内气流流通筒内沿着径向设置有导流板，且所述的导流板正对所述的内流通管的进气端设置。
进一步，作为优选，所述的本体的外部设置有保温层。
进一步，作为优选，所述的内气流流通筒的外壁的一侧设置有相变蓄热箱，所述的相变蓄热箱的内部与所述的内气流流通筒的内部之间采用多个导热翅片连接，所述的相变蓄热器上设置有换热介质出入口，所述的导热翅片为波浪形结构。
进一步，作为优选，所述的相变蓄热箱内的与所述的换热介质出入口连通的介质换热管为盘形结构的铝管。
进一步，作为优选，所述的吸热涂层为蓝钛涂层、黑铬涂层或黑镍涂层，涂层的厚度为10-20微米。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，使得内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，这样，两个独立的换热管道集成设置在一起，可以使得集热器的换热集热效果更加均匀，可有效防止集热器出现运行不稳定的情况，提高其均温效果，同时，还可以有效的降低集热器的体积，提高其适用性，此外，本发明还设置了相变蓄热器和导热翅片，可以将多余的热量存储于相变蓄热器中，提高空气集热器的集热效果和使用性能。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的A-A剖视结构示意图；
在图中：1、进气口，2、出气口，3、本体，4、内气流流通筒，5、挡板，6、吸热涂层，7、外玻璃真空集热管，8、内玻璃真空集热管，9、内套管，10、导热丝，11、内流通管，12、导流板，13、相变蓄热箱，14、换热介质出入口，15、导热翅片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于，其包括本体3，所述本体3的两端分别设置有进气口1和出气口2，所述的本体3上位于所述的进气口1与出气口2之间阵列设置有多个真空集热管。
在本实施例中，如图1所示，其中一部分真空集热管构成外空气换热流道，另一部分真空集热管构成内空气换热流道，内空气换热流道与外空气换热流道的换热气体均由所述的出气口流出，且内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，且所述的真空集热管包括外玻璃真空集热管7和内玻璃真空集热管8，其中，所述的进气口1与出气口2之间的本体的径向上设置有外玻璃真空集热管7和内玻璃真空集热管8，所述的本体1内套设有内气流流通筒4，所述的内气流流通筒4的进气端为圆锥筒型结构，且圆锥筒型结构的大端朝向进气口设置，所述的内玻璃真空集热管8内的内流通管11与所述的内气流流通筒4连通，所述的内气流流通筒4由所述的挡板5固定于所述的本体内部，且所述的本体3的内壁与所述的挡板5之间构成的间隔区域与所述的外玻璃真空集热管7连通，所述的外玻璃真空集热管7的中心设置有内套管9，所述内套管9内部设置有盘绕的导热丝10，所述的内玻璃真空集热管的中心设置有内流通管11，所述的内流通管11的外壁与所述的内玻璃真空集热管的内壁之间设置有导热丝10，所述本体的进气口的气体一部分流入内气流流通筒中，这部分气体的大部分依次流入内玻璃真空集热管内的内流通管后流出，实现气体的吸热换热最后从出气口流出，所述本体的进气口的气体的另一部分依次流入各个外玻璃真空集热管内壁与内套管之间构成的流通气道后，实现气体的吸热换热，最后从出气口流出。
其中，为了提高太阳能的转换吸热效率，所述的外玻璃真空集热管7和内玻璃真空集热管8的内壁上均涂覆有吸热涂层6，所述的导热丝10上也设置有一层吸热涂层。
为了增强内套管和内流通管的换热效果，所述内套管和内流通管均采用铝制或者铜制圆柱中空管。所述的内气流流通筒内沿着径向设置有导流板12，且所述的导流板12正对所述的内流通管的进气端设置。所述的本体的外部设置有保温层。
另外，为了提高蓄热能力，进一步提高集热器的均温效果，所述的内气流流通筒的外壁的一侧设置有相变蓄热箱13，所述的相变蓄热箱13的内部与所述的内气流流通筒的内部之间采用多个导热翅片15连接，所述的相变蓄热器上设置有换热介质出入口14，如图2所示，所述的导热翅片15为波浪形结构。
此外，所述的相变蓄热箱内的与所述的换热介质出入口连通的介质换热管为盘形结构的铝管。对于吸热层来说，所述的吸热涂层为蓝钛涂层、黑铬涂层或黑镍涂层，涂层的厚度为10-20微米。
本发明通过设置外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，使得内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，这样，两个独立的换热管道集成设置在一起，可以使得集热器的换热集热效果更加均匀，可有效防止集热器出现运行不稳定的情况，提高其均温效果，同时，还可以有效的降低集热器的体积，提高其适用性，此外，本发明还设置了相变蓄热器和导热翅片，可以将多余的热量存储于相变蓄热器中，提高空气集热器的集热效果和使用性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于，其包括本体，所述本体的两端分别设置有进气口和出气口，所述的本体上位于所述的进气口与出气口之间阵列设置有多个真空集热管；其中一部分真空集热管构成外空气换热流道，另一部分真空集热管构成内空气换热流道，内空气换热流道与外空气换热流道的换热气体均由所述的出气口流出，且内空气换热流道与外空气换热流道之间相互分隔开，且所述的真空集热管包括外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，其中，所述的进气口与出气口之间的本体的径向上设置有外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管，所述的本体内套设有内气流流通筒，所述的内气流流通筒的进气端为圆锥筒型结构，且圆锥筒型结构的大端朝向进气口设置，所述的内玻璃真空集热管内的内流通管与所述的内气流流通筒连通，所述的内气流流通筒由挡板固定于所述的本体内部，且所述的本体的内壁与所述的挡板之间构成的间隔区域与所述的外玻璃真空集热管连通，所述的外玻璃真空集热管的中心设置有内套管，所述内套管内部设置有盘绕的导热丝，所述的内玻璃真空集热管的中心设置有内流通管，所述的内流通管的外壁与所述的内玻璃真空集热管的内壁之间设置有导热丝，所述本体的进气口的气体一部分流入内气流流通筒中，这部分气体的大部分依次流入内玻璃真空集热管内的内流通管后流出，实现气体的吸热换热最后从出气口流出，所述本体的进气口的气体的另一部分依次流入各个外玻璃真空集热管内壁与内套管之间构成的流通气道后，实现气体的吸热换热，最后从出气口流出。
2.根据权利要求1所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的外玻璃真空集热管和内玻璃真空集热管的内壁上均涂覆有吸热涂层，所述的导热丝上也设置有一层吸热涂层。
3.根据权利要求2所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述内套管和内流通管均采用铝制或者铜制圆柱中空管。
4.根据权利要求2所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的内气流流通筒内沿着径向设置有导流板，且所述的导流板正对所述的内流通管的进气端设置。
5.根据权利要求1所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的本体的外部设置有保温层。
6.根据权利要求1所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的内气流流通筒的外壁的一侧设置有相变蓄热箱，所述的相变蓄热箱的内部与所述的内气流流通筒的内部之间采用多个导热翅片连接，所述的相变蓄热器上设置有换热介质出入口，所述的导热翅片为波浪形结构。
7.根据权利要求6所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的相变蓄热箱内的与所述的换热介质出入口连通的介质换热管为盘形结构的铝管。
8.根据权利要求1所述的一种均温型真空管太阳能空气集热器，其特征在于：所述的吸热涂层为蓝钛涂层、黑铬涂层或黑镍涂层，涂层的厚度为10-20微米。
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