CN2190266Y - 玻璃真空管太阳能集热器集管 - Google Patents

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黄胜初
裴跃禹
谌模云
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Abstract

一种玻璃真空管太阳能集热器，特别是一种适用 于一端封闭另一端开口的真空管集热器集管。在集 管内有纵向隔板、纵向隔板上开有安置导管的孔，导 管位于每对真空管内。由于纵隔板和横隔板配合导 管的使用，使集管结构简单，造价低廉，克服了热短路 和爆管现象，且安装方式灵活，为大规模真空管太阳 能集热管提供了理想的附件结构，为集热器系统化设 计提供了灵活多样的布阵排列，是一种高效节能、价 廉适用的集热器集管。

Description

本实用新型涉及一种玻璃真空管太阳能集热器的集管装置，特别适用于一端封闭另一端开口的玻璃真空集热管。
玻璃真空管太阳能集热器集热性能优良，在寒冷的冬天，系统热效率也能达到40％以上，所以，在七十年代中期，世界各国开始相继开发研究和应用它。现在家用小型真空管太阳能集热器一般用水箱取代集管（或者说供水箱和集管合为一体）。但对能高效、大容量利用太阳能的大面积热水系统，其真空管集热器的集管不仅是必不可少的，而且是至关重要的，有时还直接影响大面积热水系统的使用。目前国内外应用比较多的集管有两种，一种是我国北方八十年代就生产的单排集管，如图1所示，该集管南北放置，集管的两边对称安装着若干排真空管（1），各管子均是并联的，多采用直流循环方式，用一定压力的流体把集管热流体从下向上顶入水箱。这种集管虽结构简单可大面积安装使用，但流体在真空管中是自然循环，容易产生热循环短路，不仅热交换效率低，而且管内水平（即东西）方向温差大，加之上水时若冷水供给的压力和流量较大时，真空管的封闭端即易滞留空气，这样，运行时极易爆管，特别是空晒时上冷水更炸管严重。一种具代表性的是美国欧文斯一艾利诺义斯公司（Owens－Illinois）的集热管，为图3、4所示，它有双排集管2，有一根导管（7）插装在方向相反的两根真空集热管中，流体从一根入口管的开口端输入，通过环形空间流至底部，再经由导管流入对向管中，然后通过对向环形空间从出口管流入下一对集热管，管子全部呈串联布置。这种集管虽加强了流体在真空管中的热交换，真空管不易爆损，但密封环处易渗漏，整个装置结构复杂，成本高，安装运行难度大，维修困难。
本实用新型的目的是针对一般的玻璃真空管集热器集管存在诸多不足，旨在提供一种高效节能，价廉适用的集热器集管。
本实用新型的实现方式为：玻璃真空管集，集管（2）为一截面为方形或矩形的管，管的两侧对应开有数对安装玻璃真空管（1）的孔（3），每根真空管另一端封闭。集管两端有液体入口（10）、出口（11）。集管的中间有一纵向隔板（9），隔板上开有安置导管（7）的孔（5），导管两端开口，安装在每对玻璃真空管的中部，纵向隔板（9）和集管之间可安置横隔板（8）。玻璃真空管与集管的结合部孔（3）处、导管与纵向隔板结合部孔（5）处分别配有耐热密封圈（4）、（6）。
根据地理位置、使用环境的不同和季节的变化，集管既可南北方向安装使用，也可东西方向安装使用。
下面参照附图详述本实用新型内容。
图1    无导管单排集管结构示意图
图2    图1的玻璃真空管安置图
图3    美国Owens－linis公司集管结构示意图
图4    图3中的液体流向示意图
图5    本实用新型结构示意图
图6    图5的玻璃真空管、导管安置图
图7    本实用新型集热器南北方向放置示意图
图8    a.b.c.d.e.f集管内无或有横隔板时，液体出、入口位置图。
参照附图，本实用新型在原单排集管的基础上，纵向加一隔板（9）形成进出水两个通道，在每对真空管内加一同轴的导管（7），使得真空管（1）中流体热交换充分，避免了爆管、炸管现象的出现。
液体在集管内的流动情况照图5、图6说明。集管内的3块横隔板（8），将其内部分成A、B、C、D、E五个区段，液体从集管入口（10）进入A区后，只能通过导管（7）和玻璃真空管（1）的内管形成的环道进入集管（2）左边的真空管（1）中，在被真空管吸收的太阳能加热的同时，向真空管封闭端流动，而后由导管左端向右端流动，并流至右边真空管封闭端，再经过导管与真空管形成的环道进入集管（2）的B部，当B部流体超过A部液面时，液体开始进入B部上部位于集管右边的真空管中。如此向上运行，液体依次流经C部、D部、E部，被加热的液体最后从集管出口（11）排出，简便地实现了真空管并联一串联一并联的多级布阵排列，使流体在真空管中得到多次加热，便于集热器的吸热效率达到最佳值。
从上可见，传热介质在本实用新型中的流道里是从下至上、从近至远逐级延续加热的，介质可通过导管进入各真空管的尾部。这样，在开始加入流体时，就可先将空气排除掉，即便残存少量空气，在运行中也会随时被带走，不会在真空管中形成相对稳定的气泡，大大减少了热冲击，避免了真空管的爆损。同时，传热流体从真空管的同一端流入和流出以实现可逆流动，有效地提高了集热器的吸热效率。
参照图8，集管内可以不安置横隔板，也可安置1－6块横隔板。当横隔板数目为偶数时，液体入口（10）、出口（11）位于纵向隔板两边，当为奇数时，则位于同一边。
本实用新型比原来的双排集管结构简单的多，尺寸小的多，致使同容量集管的散热面积也小的多，这都对提高热效率有利。总之，使用本实用新型集管为大面积真空管太阳能集热器提供了理想的附件结构，为系统优化设计提供了灵活多样的布阵排列，为集热器高度自动化和大面积推广铺平了道路，这都是一般集管所无法比拟的。

Claims (2)

1、玻璃真空管太阳能集热器集管，集管(2)为一截面为方形或矩形的管，管的两侧对应开有数对安装玻璃真空管(1)的孔(3)，每根真空管另一端封闭，集管两端有液体入口(10)、出口(11)，其特征在于集管的中间有一纵向隔板(9)，隔板上开有安置导管(7)的孔(5)，导管(7)两端开口，安装在每对玻璃真空管的中部，纵向隔板(9)和集管(2)之间可安置横隔板(8)，玻璃真空管与集管的结合部孔(3)处、导管和纵向隔板结合部孔(5)处分别配有耐热密封圈(4)、(6)。
2、根据权利要求1或2所述的集管，其特征在于集管内无横隔板或横隔板数为奇数时，液体入口（10），出口（11）位于纵向隔板的同一边。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1828174B (zh) * 2005-03-04 2010-12-08 淄博绿能环保设备科技有限公司 一种太阳真空集热管热虹吸循环导流器
CN1900626B (zh) * 2005-07-20 2012-12-05 徐宝安 一种带对流循环装置的真空管太阳集热器
CN102818384A (zh) * 2011-06-09 2012-12-12 涂济民 真空管导流循环装置
CN1916527B (zh) * 2005-08-18 2012-12-26 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 一种双层复合联箱

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