CN207247594U - 管壳式换热器型太阳能联集箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管壳式换热器型太阳能联集箱，它包括管壳式换热器型太阳能联集箱由联集箱外壳、管壳、硅胶圈、管板、注液管、平行管束、折流档板、封头、进水管和出水管、保温层、真空管太阳能集热管等部分组成。这种联集箱即可在自然循环式模式下的运行，又可实现承压运行，以满足各种不同工况下的使用，可广泛应用于诸如阳台壁挂太阳能系统，太阳能热水工程，太阳能海水淡，太阳能空调等应用领域。

Description

管壳式换热器型太阳能联集箱

技术领域

本发明涉及太阳能利用设备，尤其是涉及一种具有较强自然循环功能的管壳式换热器型太阳能联集箱，适用于太阳能阳台热水系统以及各类太阳能热水工程。

背景技术

现行真空管太阳能联集箱技术大都采用两种集热方式，一是非承压式，二是承压式。对于使用全玻璃真空管集热器的联集箱而言，非承压应用方式由于承受的压力有限，在太阳能热水工程中不能在承压状态下运行，限制了其应用范围。承压式方式中大部分采用U型管集热器的联集箱，但受U型管中管径太小，使得其在自然循环应用模式中所产生的虹吸压力不大，在太阳能与建筑一体化中应用不广；又由于U型管集热器管路复杂，流体的内阻较大，使得在大型的太阳能热水工程中对循环泵的功率要求较大，加之制造成本高，制造工艺要求高，维修困难，不利于广泛推广。

本发明人于2014年提出的专利号为CN201410288900.0的通贯式多孔换热器型太阳能联集箱，旨在针对真空管太阳能联箱上述不足进行改进，但通贯式多孔换热器型太阳能联集箱由于内部结构复杂，在生产制造过程中存在工艺难度大的问题。进一步的研究表明，采用管壳换热原理制造的管壳式换热器型太阳能联集箱，在自然循环方面同样具有强大的自然循环能力，与通贯式多孔换热器型太阳能联集箱比较有着异曲同工的应用效果。通过实验发现，管壳式换热方式较之通贯式多孔换热器在以下两个方面具备优势，一是在承压能力上有进一步的提升，二是管壳式换热器的制造难度比通贯式多孔换热器得到了降低。管壳式换热器是最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。在太阳能热应用中，如果应用管壳式换热原理制造一种太阳能联集箱，可以拓展太阳能热利用的范围。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种管壳式换热器型太阳能联集箱，这种联集箱即可在自然循环式模式下的运行，又可实现承压运行，可广泛应用于诸如阳台壁挂太阳能热水系统，太阳能热水工程，太阳能海水淡，太阳能空调等应用领域。

本发明是这样实现的：

一种管壳式换热器型太阳能联集箱，特征是：管壳式换热器型太阳能联集箱由联集箱外壳、管壳、硅胶圈、管板、注液管、平行管束、折流档板、封头、进水管和出水管、保温层、真空管太阳能集热管等部分组成。联集箱外壳由铝合金或不锈钢或镀锌板制成，联集箱外壳上打有若干个孔；管壳式换热器的壳体即为联集箱内胆，由食品级不锈钢或铝合金制成，壳体上打有若干个孔，孔上安装有硅胶圈；壳体的两端焊接在管板上；管板上设有一个注液管用来对壳体内部及太阳能真空管行注液，壳体的内部与太阳能真空集热管内注满热工介质；壳体内部装有平行管束，平行管束通常由三至九根金属管子组成，在平行管束之间安装一定数量的横向折流档板，用以分隔壳体内的换热区间，提高换热效率；管板上还打有若干个孔位，平行管束分两端焊接在管板的孔位上；管板上面还设有凹形的上封头和下封头，上封头用以汇集经平行管束已加热的液体，下封头用以将待加热的液体分流到平行管束内；在上封头上安装有出水管，在下封头上安装有进水管；联集箱外壳上的孔与管壳上的孔，二孔同心；联集箱外壳与壳体之间充以保温层；太阳能真空集热管穿过联集箱外壳上的孔，再插入安装在壳体孔上的硅胶内。

换热过程是这样进行的：热工介质在太阳能真空集热管中受热后，汇集到管壳内对平行管束中的水进行换热，热工介质完成换热冷却后回流到太阳能真空集热管内再次受热；而管束中被加热了的水在热虹吸效应下进入储水箱中，储水箱中的冷水在重力作用下被注回管束中进行换热。周而往复，直至整个储水箱中的水被加热。

本发明的要点在于：一是管壳式换热器设计成承压结构，使储水箱中的水直接进入管壳式换热器与壳体中的热工介质进行换热。二是对管壳式换热器要求有足够的管数，当管数较少时，由于换热量小，几何模数低，难以形成足够的虹吸效应。三是采用具有热容小，循环顺畅的全玻璃太阳能真空集热管，如全玻璃管壳式太阳能真空管集热器、三腔真空太阳集热管、四腔真空太阳集热管。实验表明，管壳式换热器型太阳能联集箱在自然循环状态下，其出口温度与进口温度之差稳定的维持在8度左右，证明集热器循环通畅，换热效率极佳。

本发明同现有技术相比具有如下优点：

1、换热速度快，换热器传热系数高。

2、全金属制作，耐高温(150℃)，耐高压(2.0Mpa)，使用寿命长。

3、几何模数好，热阻小，在自然循环式模式下能够产生较大的热虹吸压力，适用于分离式太阳能热水系统。

4、可直接换热，储水箱无需换热元件，省去了诸如换热夹层、盘管壳式换热器、仓式换热器等常规换热元件，降低了阳台壁挂太阳能热水系统的成本。

5、结构简单、造价低廉、制造容易、管程清洗检修方便。

6、应用领域广阔，可广泛用于厂矿、石油化工、城市集中供热、食品医药、能源电子、机械轻工等领域。

附图说明：

图1为实施例1的内部结构示意图；

图2为实施例2的内部结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种管壳式换热器型太阳能联集箱，特征是：联集箱外壳1由铝合金或不锈钢或镀锌板制成，联集箱外壳上打有若干个孔2；管壳式换热器的壳体3即为联集箱内胆，由食品级不锈钢或铝合金制成，壳体3上打有若干个孔4，在孔 4处装配有硅胶圈5，壳体3两端焊接在管板6上；管板6上设有一个注液管7 用来对壳体3内部及太阳能真空管8进行注液，壳体3的内部和太阳能真空集热管8内注满热工介质9；壳体3内部装有平行管束10，平行管束10通常由三至九根金属管子组成，在平行管束10之间安装一定数量的横向折流档板11，用以分隔壳体3内的换热区间，提高换热效率；管板6上还打有若干个孔位12，平行管束10分两端焊接在管板6的孔位12上；管板6上面还设有凹形的上封头13和下封头14，上封头13用以汇集经平行管束10已加热的液体15，下封头14用以将待加热的液体15分流到平行管束10内；在上封头13上安装有出水管16，在下封头14上安装有进水管17。联集箱外壳上的孔2，管壳上的孔 4二孔同心；联集箱外壳1与壳体3之间充以保温层18；太阳能真空集热管8 穿过联集箱外壳1上的孔2，再插入壳体3上的孔4上的硅胶5内。

加热原理：液体15进入进水管道17，经下封头14分流到平行管束10内，灌注在壳体3的内部和太阳能真空集热管8内的热工介质9在真空管内加热，并对经进水管道17进入平行管束10内的液体15换热，换热后的液体15汇聚上封头13并经出水管16流出。

在平行管束10内换热了的水，将待加热的水引入至下封头14，再经下封头14 分流至其他平等管束10中加热，最后加热了的水汇聚上封头13经出水管16 流出。

本实施例中太阳能真空集热管采用的是发明人发布的发明名称为全玻璃管壳式太阳能真空管集热器。

实施例2：

实施例2的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：平行管束的一根管道作为进水管道17，出水管16与进水管17设立在联箱同一端的上封头上。进水管道17将待加热的液体15引入至下封头14，再经下封头14分流至其他平等管束10中换热，最后换热了的液体15汇聚到上封头13并经出水管16流出。这种结构适用于阳台壁挂太阳能热水系统。

本实施例中太阳能真空集热管采用采用的是三腔真空太阳集热管。

上面所述的实施例仅仅是对发明的优先实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中工程技术人员依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所做的简单、等效变化与修饰，均落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (3)

1.管壳式换热器型太阳能联集箱，其特征是：由联集箱外壳、管壳、硅胶圈、管板、注液管、管束、折流档板、封头、进水管和出水管、保温层部分组成；联集箱外壳上打有若干个孔；壳体上打有若干个孔，孔上安装有硅胶圈；壳体的两端焊接在管板上；管板上设有用来对壳体内部及太阳能真空管行注液的一个注液管，壳体的内部与太阳能真空集热管内注满热工介质；壳体内部装有平行管束，平行管束通常由三至九根金属管子组成，在平行管束之间安装横向折流档板；管板上打有若干个孔位，平行管束分两端焊接在管板的孔位上；管板上面设有凹形的上封头和下封头，上封头用以汇集经平行管束已加热的液体，下封头用以将待加热的液体分流到平行管束内；在上封头上安装有出水管，在下封头上安装有进水管；联集箱外壳上的孔与管壳上的孔，二孔同心；联集箱外壳与壳体之间充以保温层；太阳能真空集热管穿过联集箱外壳上的孔并插入安装在壳体孔上的硅胶内。

2.根据权利要求1所述的管壳式换热器型太阳能联集箱，其特征在于：所述太阳能真空管采用管壳式太阳能真空管、三腔式太阳能真空管或四腔式太阳能真空管。

3.根据权利要求1所述的管壳式换热器型太阳能联集箱，其特征在于：所述联集箱外壳由金属材料制成。