CN112460816A - 大直径真空管空气集热器及其应用产品 - Google Patents

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Abstract

本发明为大直径真空管空气集热器及其应用产品，属太阳能应用领域。真空管保温效果好，获得大量应用，但，大都用于作太阳能热水器，但夏季热水用量需求小，大量热能白白浪费掉。本发明采用大直径真空管用空气作传热介质，在大直径真空管中加热的湿热空气经压缩机压缩获得中温热能，把生产几十度热水的低温应用提升到一百几十度能生产蒸汽成为工业能源及蒸煮食物成为家庭能源，将促展太阳能在工业领域和乡村的广泛应用。大直径真空管集热面宽，用空气传热输出温度高，效率高，成本低，用途多，有广阔的应用前景，它将推动太阳能热利用获得跨越式发展。

Description

大直径真空管空气集热器及其应用产品
所属领域：
本发明属太阳能应用领域。
背景技术：
真空管结构简单，制造成本低，真空隔热保温效果好，因而获得较为广泛的应用，但百分之八十以上的应用都是用于制作太阳能热水器，但，现有太阳能热水器并没有充分发挥真空管的作用，因为，冬天气温低，人们对热水的需求量大，要滿足冬天的需求就要安装足够多的真空管，但在夏季的几个月，气温高，人们对热水的需求量很小，集热器接收的太阳热能大部份约百分之八十浪费掉了，这就大大降低了真空管的应用价值。再有，就是真空管的热储量太大，启动慢，储存在管内的大量热能得不到有效利用，从而降低了真空管的效率。虽然有多种减少热储量的方法，例如，在里面用热管传热，但又大幅增加了集热器的制造成本从而降低了经济效益未获普及应用。
发明内容：
本发明的目的是要提供一种大直径真空管空气集热器及其应用产品。
实现大直径真空管空气集热器目的的技术方案是，大直径真空管空气集热器包括：大直径真空管，支架，联箱，第一保温管，气泵，换热器，第二保温管，其中：联箱固定在支架上，大直径真空管的管口插接在联箱的管孔中，尾端固定在支架的管托上，第一保温管的一端连接联箱的输出端，第一保温管的另一端连接气泵的输入端，气泵的输出端连接换热器的输入端，换热器的输出端经第二保温管回到联箱的输入端构成集热放热循环回路，回路中的介质为空气，所述气泵连接电源，这是大直径真空管空气集热器的基本结构；在不同的应用产品中，有的结构部件要增加，有的结构部件要减少；所述大直径真空管是指管子内径大于70毫米的玻璃真空管，大直径真空管空气集热器可作多种产品，所述气泵根据应用产品的不同分为风机与压缩机，实际应用中保温管都要经分枝管与多排联箱连接；所述气泵电源可为市电电源或光伏电源。
进一步的在联箱中设置进气分流管，分流管上具有与大直径真空管管口相对应的管嘴，分流管的尾端封闭，分流管的首端连接进气口或第二保温管，分流管的管嘴上插接分流支管，分流支管设置在大直径真空管中间，尾端距真空管底端几厘米，这种结构能避免紊流现象。
进一步的，将现有圆形真空管改为橢圆形扁管，即大直径真空管的断面为橢圆形，橢圆形扁管与圆管相同的集热面能节省材料。
进一步的用大直径真空管空气集热器作太阳能电蒸汽锅炉，所述太阳能电蒸汽锅炉包括：大直径真空管，支架，联箱，第一保温管，压缩机，换热器，第二保温管，电蒸汽锅炉，电加热器，其中：联箱固定在支架上，大直径真空管的管口插接在联箱的管孔中，尾端固定在支架的管托上，第一保温管的首端经支管连接联箱的输出端，第一保温管的尾端连接压缩机的输入端，压缩机的输出端经固定在电蒸汽锅炉壁上的第一连通孔上的管嘴，连接设置在电蒸汽锅炉电加热器下面的换热器的输入端，换热器的输出端经固定在电蒸汽锅炉壁上的第二连通孔上的管嘴与第二保温管经支管回到联箱的输入端构成集热放热循环回路；太阳能提供的热能温度高于电锅炉的设定值，太阳能充足的时候用太阳能生产蒸汽，当太阳能不足的时候，蒸汽的压力与温度低于锅炉设定置，锅炉的自控系统自动接通电加热器的电源，保持蒸汽生产的稳定。
进一步的在太阳能电蒸汽锅炉内换热器的后面串接水汽分离器，在联箱的输入端与第二保温管之间串接加湿器，使循环回路中的空气为湿空气以提高传热效果。
进一步的在太阳能电蒸汽锅炉内换热器的输出端连接节流器与水汽分离器再连接到第二保温管的输入端，第二保温管的输出端经加湿器连接联箱的输入端。
进一步的用大直径真空管空气集热器作太阳能烘干装置，所述太阳能烘干装置包括：大直径真空管，支架，联箱，保温管，风机，烘房，其中：联箱固定在支架上，大直径真空管的管口插接在联箱的管孔中，尾端固定在支架的管托上，保温管的一端经支管连接联箱的输出端，联箱的输入端为一小孔，冷空气从小孔进入，保温管的另一端连接风机的输入端，风机的输出端连接烘房，所述风机连接电源，所述电源为市电电源或光伏电源。
进一步的用大直径真空管空气集热器作太阳能家庭能源，所述太阳能家庭能源包括：大直径真空管，支架，联箱，第一保温管，第一压缩机，储能器，换热器，第二保温管，第二压缩机，第二换热器，用热器，其中：联箱固定在支架上，大直径真空管的管口插接在联箱的管孔中，尾端固定在支架的管托上，第一保温管的一端经支管连接联箱的输出端，第一保温管的另一端经压缩机连接设置在储能器里面的换热器的输入端，换热器的输出端经第二保温管与支管连接联箱的输入端构成集热放热储热循环回路，所述压缩机连接电源，所述电源为家庭电源或光伏电源；储存在储能器里的热能经第二压缩机与第二换热器及家庭用热器回到储热器的下端构成家庭用热循环回路；家庭用热回路在压缩机后面经过分流，能用一台压缩机分别提供多路热能，也可设置几台压缩机各带一路使用更方便，这些用热器可分别用于发电，或厨房蒸煮，焼开水，制热水，冬季采暖，烘干等滿足家庭各种能源需求；所述储能器为混泥土球储能器。
进一步的在太阳能家庭能源储能器内换热器的后面串接水汽分离器经第二保温管串接加湿器到联箱的输入端，使循环回路中的空气为湿空气以提高传热效果。
进一步的在太阳能电蒸汽锅炉内换热器的输出端连接节流器与水汽分离器再连接到第二保温管的输入端，第二保温管的输出端经加湿器连接联箱的输入端。
进一步的把大直径真空管空气集热器安装在公用建筑的屋面上，在公用建筑的屋面上安装大直径真空管空气集热器集收太阳热能用于130度和90度两级换热的低温发电并网输出，再生产60的热水，这不仅充分发挥建筑的节能效益还额外增加经济收入。
技术效果：大直径真空管空气集热器的效果在于：
1，管径大，集热面宽可搜集更多的太阳能；
2，用空气传热输出一百几十度能生产蒸汽成为工业能源及家庭能源，促展了太阳能在工业领域及乡村的广泛应用；
3，清洁卫生，价格低亷的太阳能将有效促进工业发展和乡村绿色革命，从而推动社会发展；
4，用空气传热输出温度高，利用率高，解決了真空管热水器夏季大量浪费热能的问题；
5，解決了真空管热水器热储量大，启动慢，效率低的问题；
6，大直径真空管空气集热器还解决了管间距离大，不能充分利用资源的问题；
7，在联箱中设置进气分流管，在真空管内设置进气分流支管，解决了紊流问题；
8，用空气传热解决了真空管内的结垢问题，免清洗能高效长期使用。
9，用加湿器增加空气湿度，提高传热效率。
附图说明：
图1为大直径真空管空气集热器的结构示意图
图中所示：大直径真空管1，支架2，联箱3，第一保温管4，气泵5，换热器6，第二保温管7。
图2为用大直径真空管空气集热器作太阳能电蒸汽锅炉的结构示意图
图中所示：大直径真空管1，支架2，联箱3，第一保温管4，压缩机5，换热器6，第二保温管7，电蒸汽锅炉8，电加热器9。
图3是用大直径真空管空气集热器作太阳能烘干装置的示意图
图中所示：大直径真空管1，支架2，联箱3，保温管4，风机10，烘房11。
图4是用大直径真空管空气集热器作太阳能家庭能源的示意图，
图中所示：大直径真空管1，支架2，联箱3，第一保温管4，第一压缩机5，储能器12，第一换热器6，第二保温管7，第二压缩机13，第二换热器14，用热器15，
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的具体实施方式
实施方式一，用大直径真空管空气集热器作太阳能电蒸汽锅炉，所述太阳能电蒸汽锅炉包括：大直径真空管1，支架2，联箱3，第一保温管4，压缩机5，换热器6，第二保温管7，电蒸汽锅炉8，电加热器9，其中：联箱3固定在支架2上面，大直径真空管1的管口插接在联箱3的管孔中，尾端固定在支架的管托上，第一保温管4的一端经支管连接联箱3的输出端，第一保温管4的另一端连接压缩机5的输入端，压缩机5的输出端经电蒸汽锅炉8炉壁上的第一连接嘴连接设置在电蒸汽锅炉8里面的电加热器9下面的换热器6的输入端，换热器6的输出端经电蒸汽锅炉8炉壁上的第二连接嘴与第二保温管7经支管回到联箱的输入端构成集热放热循环回路；太阳能提供的热能温度高于电锅炉的设定值，太阳能充足的时候用太阳能生产蒸汽，当太阳能不足的时候，蒸汽的压力与温度低于锅炉设定置时，锅炉的自控系统自动接通电加热器9的电源，保持锅炉蒸汽生产的稳定，所述换热器为盘管换热器。实际上太阳能系统在电蒸汽锅炉里面的部份已成为电蒸汽锅炉的组成部份，它的进出管需要固定在炉壁上的两个连接嘴与外界连接，连接嘴外面有螺蚊。
实施方式二，用大直径真空管空气集热器作太阳能烘干装置，所述太阳能烘干装置包括：大直径真空管1，支架2，联箱3，保温管4，风机10，烘房11，其中：联箱3固定在支架2上面，大直径真空管1的管口插接在联箱3的管孔中，尾端固定在支架2的管托上，保温管4的一端经支管连接联箱的输出端，保温管4的另一端连接风机10的输入端，风机10的输出端连接烘房11，所述风机10连接电源，所述电源为市电电源或光伏电源。外界的空气从联箱3的右端开口中进入联箱经大直径真空管集热加热后成为一百几十度的热空气，热空气经风机10吹送到烘房11内供干物料，最后排入大气中。用大直径真空管空气集热器作太阳能烘干装置热空气的温度高，烘干效果好，效率高，适宜烘干多种物料，烘干成本低。
实施方式三，用大直径真空管空气集热器作太阳能家庭能源，所述太阳能家庭能源包括：大直径真空管1，支架2，联箱3，第一保温管4，第一压缩机5，储能器12，第一换热器6，第二保温管7，第二压缩机13，第二换热器14，用热器15，其中：联箱3固定在支架2上面，大直径真空管1的管口插接在联箱3的管孔中，尾端固定在支架2的管托上，第一保温管4的一端经分支管连接联箱3的输出端，第一保温管4的另一端经压缩机5连接设置在储能器12里面的换热器6的输入端，换热器6的输出端经第二保温管7与支管回到联箱3的输入端构成集热放热储热循环回路，所述压缩机5连接电源，所述电源为家庭电源或光伏电源，储存在储能器12里的热能经第二压缩机13与第二换热器14及家庭用热器15回到储能器构成家庭用热循环回路；家庭用热回路在第二压缩机后面经过分流，能用一台压缩机分别提供多路热能，也可设置几台压缩机各带一路使用更方便，这些用热器可分别用于发电，或厨房蒸煮，焼开水，制热水，采暖，烘干等滿足家庭各种能源需求。所述储能器为混泥土球储能器。

Claims (10)

1.大直径真空管空气集热器及其应用产品，其特征在于大直径真空管空气集热器包括：大直径真空管(1)、支架(2)、联箱(3)、第一保温管(4)、气泵(5)、换热器(6)、第二保温管(7)，其中：联箱(3)固定在支架(2)上面，大直径真空管(1)的管口插接在联箱(3)的管孔中，尾端固定在支架(2)的管托上，第一保温管(4)的一端连接联箱(3)的输出端，第一保温管(4)的另一端连接气泵(5)的输入端，气泵(5)的输出连接换热器(6)的输入端，换热器(6)的输出端经第二保温管(7)回到联箱(3)的输入端构成集热放热循环回路，回路中的介质为空气，所述气泵连接电源，这是大直径真空管空气集热器的基本结构；在不同的应用产品中，有的结构部件要增加，有的结构部件要减少；所述大直径真空管是指管子内径大于70毫米的玻璃真空管，大直径真空管空气集热器可作多种产品，所述气泵根据应用产品的不同分为风机或压缩机，实际应用中保温管都要经分枝管与多排联箱连接。
2.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器，其特征在于：在联箱(3)中间设置进气分流管，分流管上具有与大直径真空管(1)管口相对应的管嘴，分流管的尾端封闭，分流管的首端连接进气口或第二保温管，分流管的管嘴上插接分流支管，分流支管设置在大直径真空管中间，尾端距大直径真空管底端几厘米，这种结构能避免紊流现象。
3.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器，其特征在于：将现有圆形真空管改为椭圆形扁管，即大直径真空管的断面为椭圆形，椭圆形扁管相同的集热面能节省材料。
4.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器用于制作太阳能电蒸汽锅炉，太阳能电蒸汽锅炉其特征在于包括：大直径真空管(1)，支架(2)，联箱(3)，第一保温管(4)，压缩机(5)，换热器(6)，第二保温管(7)，电蒸汽锅炉(8)，电加热器(9)，其中：联箱(3)固定在支架(2)上面，大直径真空管(1)的管口插接在联箱(3)的管孔中，尾端固定在支架的管托上，第一保温管(4)的一端经支管连接联箱(3)的输出端，第一保温管的另一端连接压缩机(5)的输入端，压缩机(5)的输出端经固定在电蒸汽锅炉(8)炉壁上的第一连通孔上的管嘴连接设置在电蒸汽锅炉(8)里面电加热器(9)下面的换热器(6)的输入端，换热器(6)的输出端经固定在第二连通孔上的管嘴与第二保温管(7)经支管回到联箱的输入端构成集热放热循环回路；太阳能提供的热能温度高于电锅炉的设定值，太阳能充足的时候用太阳能生产蒸汽，当太阳能不足的时候，蒸汽的压力与温度低于锅炉设定置时，锅炉的自控系统自动接通电加热器(9)的电源，保持锅炉蒸汽生产的稳定。
5.根据权利要求1和权利要求4所述的大直径真空管空气集热器其特征在于：在太阳能电蒸汽锅炉(8)里面，换热器(6)的后面串接水汽分离器，在联箱(3)的输入端与第二保温管(7)一之间串接加湿器，使循环回路中的空气为湿空气以提高传热效果。
6.根据权利要求1和权利要求4所述的大直径真空管空气集热器其特征在于：在太阳能电蒸汽锅炉(8)里面换热器(6)的输出端连接节流器与水汽分离器，再连接到第二保温管(7)的输入端，第二保温管(7)的输出端经加湿器连接联箱(3)的输入端。
7.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器，用于制作太阳能烘干装置，太阳能烘干装置其特征在于包括：大直径真空管(1)，支架(2)，联箱(3)，保温管(4)，风机(10)，烘房(11)，其中：联箱(3)固定在支架(2)上面，大直径真空管(1)的管口插接在联箱3的管孔中，尾端固定在支架(2)的管托上，保温管(4)的一端经支管连接联箱的输出端，保温管(4)的另一端连接风机(10)的输入端，风机(10)的输出端连接烘房(11)，所述风机(10)连接电源，所述电源为市电电源或光伏电源。
8.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器用于制作太阳能家庭能源，大直径真空管空气集热器太阳能家庭能源其特征在于包括：大直径真空管(1)，支架(2)，联箱(3)，第一保温管(4)，第一压缩机(5)，储能器(12)，第一换热器(6)，第二保温管(7)，第二压缩机(13)，第二换热器(14)，用热器(15)，其中：联箱(3)固定在支架(2)上面，大直径真空管(1)的管口插接在联箱(3)的管孔中，尾端固定在支架(2)的管托上，第一保温管(4)的一端经分支管连接联箱(3)的输出端，第一保温管(4)的另一端经压缩机(5)连接设置在储能器(12)里面的换热器(6)的输入端，换热器(6)的输出端经第二保温管(7)回到联箱(3)的输入端构成集热放热储热循环回路，所述压缩机(5)连接电源，所述电源为家庭电源或光伏电源，储存在储能器(12)里的热能经第二压缩机(13)与第二换热器(14)及家庭用热器(15)回到储能器(12)的下端构成家庭用热循环回路；家庭用热回路在第二压缩机后面经过分流，能用一台压缩机分别提供多路热能，也可设置几台压缩机各带一路使用更方便，这些用热器可分别用于发电，或厨房蒸煮，焼开水，制热水，冬季采暖，烘干等滿足家庭各种能源需求，储能器用混泥土球储能。
9.根据权利要求1和权利要求8所述的大直径真空管空气集热器其特征在于：在太阳能家庭能源储能器(10)里面的换热器(6)的后面串接水汽分离器经第二保温管(7)串接加湿气到联箱(3)的输入端，使循环回路中的空气为湿空气以提高传热效果。
10.根据权利要求1所述的大直径真空管空气集热器安装在公用建筑的屋面上，其特征在于：安装在公用建筑屋面上的大直径真空管空气集热器，用于130度和90度两级换热的低温发电并网输出，再生产60的热水。
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