RU2009410C1

RU2009410C1 - Solar air heater

Info

Publication number: RU2009410C1
Application number: SU915003529A
Authority: RU
Inventors: Аурел Ильич Гуцу; Михаил Семенович Плешка; Федор Иванович Стратан; Анатолий Иванович Капралов
Original assignee: Аурел Ильич Гуцу; Михаил Семенович Плешка; Федор Иванович Стратан; Анатолий Иванович Капралов
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: dryers. SUBSTANCE: solar air heater has heat insulation housing 1 with transparent coat 2 and flat absorber 3 in the form of capillarity structure with capillaries 4,5. Absorber divides the housing into the upper air intake channels 6 and the lower air off take channel 7. Some of capillaries 4 are blind. In the absorber the hollows opened toward the lower channel are formed and connected to the passage capillaries 5. The upper intake channel 7 is being connected to cold air feed pipe 9. The lower hollows are being connected to heated air manifold 10. EFFECT: enhanced efficiency of solar air heating. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в сушильных установках и в системах воздушного отопления. Направлено изобретение на повышение КПД этих установок. The invention relates to solar technology and can be used in drying plants and in air heating systems. The invention is directed to increasing the efficiency of these installations.

Известен солнечный воздухонагреватель с рабочей теплопоглощающей поверхностью в виде капиллярной структуры, значительно интенсифицирующая процесс поглощения солнечной радиации, в которой длина тупиковых капилляров пятикратно превышает их диаметр [1] . Known solar air heater with a working heat-absorbing surface in the form of a capillary structure, significantly intensifying the process of absorption of solar radiation, in which the length of dead-end capillaries is five times their diameter [1].

Недостатком этой конструкции является низкий КПД из-за того, что капиллярная структура на процесс теплоотдачи от рабочей теплопоглощающей поверхности к потоку воздуха влияет незначительно, так как капилляры турбулизируют тонкий слой воздуха и то при значительных скоростях движения. Малая интенсивность теплообмена приводит к общему росту температуры конструкции и к увеличению потерь в окружающую среду, а это в свою очередь к уменьшению КПД. The disadvantage of this design is the low efficiency due to the fact that the capillary structure does not significantly affect the heat transfer from the working heat-absorbing surface to the air flow, since capillaries turbulent a thin layer of air and even at significant speeds. Low heat transfer intensity leads to a general increase in the temperature of the structure and to an increase in losses to the environment, and this in turn leads to a decrease in efficiency.

Наиболее близким техническим решением по принципу действия и конструкции является солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачным ограждением, днищем входным и выходным патрубками и установленные в корпусе прозрачный и поглощающий элементы с перпендикулярными ограждению сквозными капиллярными каналами. Элементы выполнены в виде пакета поочередно установленных перпендикулярно ограждению прозрачных и поглощающих перегородок, причем прозрачные перегородки имеют высоту, большую высоты поглощающих перегородок и выполнены со скошенными верхними кромками [2] . The closest technical solution according to the principle of operation and design is a solar air heater containing a housing with a transparent guard, a bottom of the inlet and outlet nozzles and transparent and absorbing elements installed in the housing with perpendicular to the guard through capillary channels. The elements are made in the form of a package of alternately installed perpendicular to the fence of transparent and absorbing partitions, and the transparent partitions have a height greater than the height of the absorbing partitions and are made with beveled upper edges [2].

Недостатком этой конструкции является низкий КПД из-за того, что прозрачные элементы приводят к уменьшению пропускательной способности воздухонагревателя и капиллярная структура на процесс теплоотдачи от теплопоглощающей поверхности к потоку воздуха влияет незначительно. Низкое значение пропускательной способности и малая интенсивность теплообмена приводят к снижению количества удельной полезной теплоты, получаемой гелиоприемником от солнечной радиации, а это в свою очередь к уменьшению КПД. The disadvantage of this design is the low efficiency due to the fact that the transparent elements lead to a decrease in the transmittance of the heater and the capillary structure slightly affects the process of heat transfer from the heat-absorbing surface to the air flow. Low transmittance and low heat transfer intensity lead to a decrease in the amount of specific net heat received by the solar receiver from solar radiation, and this in turn leads to a decrease in efficiency.

Целью изобретения является повышение КПД воздухонагревателя. The aim of the invention is to increase the efficiency of the heater.

На фиг. 1 изображен солнечный воздухонагреватель, продольное сечение; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1. In FIG. 1 shows a solar air heater, a longitudinal section; in FIG. 2 - the same plan; in FIG. 3 - node I in FIG. 1.

Солнечный воздухонагреватель содержит теплоизолированный корпус 1 с прозрачным покрытием 2 и плоский поглотитель 3, выполненный в виде капиллярной структуры с капиллярами 4, 5 и разделяющий корпус на верхний подающий 6 и нижний отводящий 7 воздушные каналы. Часть капилляров выполнена тупиковыми 4, а в поглотителе выполнены открытые в сторону нижнего канала полости 8, сообщенные с проходными капиллярами 5. Верхний подающий канал 6 подключается к патрубку подачи холодного воздуха 9, а нижние полости 8 - к сборному коллектору нагретого воздуха 10. Длина тупиковых капилляров 4 равна 5-ти диаметрам d, диаметр D воздушных полостей 8 составляет около (1,0-1,5) от толщины поглотителя δ , шаг воздушных полостей 8 должен в 1,5-2 превышать его диаметр. При указанном соотношении размеров капилляров и каналов солнечный воздухонагреватель характеризуется наибольшим КПД. The solar air heater comprises a thermally insulated casing 1 with a transparent coating 2 and a flat absorber 3 made in the form of a capillary structure with capillaries 4, 5 and dividing the casing into the upper supply 6 and lower discharge 7 air channels. A part of the capillaries is made deadlock 4, and in the absorber, cavities 8 are opened, which are open towards the lower channel, and connected with passage capillaries 5. The upper supply channel 6 is connected to the cold air supply pipe 9, and the lower cavities 8 to the heated air collector 10. Dead end length capillaries 4 is equal to 5 diameters d, the diameter D of the air cavities 8 is about (1.0-1.5) of the thickness of the absorber δ, the pitch of the air cavities 8 should be 1.5-2 times its diameter. With the indicated ratio of capillary and channel sizes, the solar air heater is characterized by the highest efficiency.

Воздухонагреватель работает следующим образом. The air heater operates as follows.

Солнечная радиация, проходя через прозрачное покрытие 2, поглощается поглотителем 3 и основанием воздушных полостей 8 за счет многократного переотражения в тупиковых капиллярах 4 и прохождения через проходные каналы 5, которые вследствие этого интенсивно нагреваются. Воздух подается через распределительный коллектор 9 и проходит по верхнему воздушному каналу 6. Омывая поглотитель 3 со стороны капиллярной структуры, которая турбулизирует поток и интенсифицирует его нагрев, воздух проходит через проходные капилляры 5, нагреваясь при этом и струйками выходит в полости 8, где происходит дальнейший его нагрев и через сборный коллектор 10 отводится к потребителю. Solar radiation passing through a transparent coating 2 is absorbed by the absorber 3 and the base of the air cavities 8 due to multiple re-reflection in the dead-end capillaries 4 and passage through the passageways 5, which consequently intensely heat up. Air is supplied through the distribution manifold 9 and passes through the upper air channel 6. Washing the absorber 3 from the side of the capillary structure, which turbulizes the flow and intensifies its heating, the air passes through the passage capillaries 5, being heated and exits into the cavity 8, where further its heating and through the collector 10 is discharged to the consumer.

Поскольку в процесс теплообмена включаются поверхности воздушных каналов и проходных капилляров, поверхность теплообмена увеличивается в 2-3 раза. Кроме того, вход и выход воздушных струек приводят к турбуляризации потока воздуха как на верхней поверхности поглотителя, так и на поверхностях нижних полостей, что интенсифицирует процесс теплообмена его с этими поверхностями. Интенсивный теплосъем во всем объеме поглотителя позволит снизить температуру конструкции, а следовательно, и теплопотери воздухонагревателя в окружающую среду и тем самым повысить его КПД. Since the surface of air channels and passage capillaries are included in the heat transfer process, the heat transfer surface increases by a factor of 2–3. In addition, the inlet and outlet of the air jets lead to turbulence of the air flow both on the upper surface of the absorber and on the surfaces of the lower cavities, which intensifies the process of heat exchange with these surfaces. Intensive heat removal in the entire absorber volume will reduce the temperature of the structure, and consequently the heat loss of the heater in the environment, and thereby increase its efficiency.

Поглотитель 3 может изготавливаться из следующих материалов: легких металлов, пластмасс, полистирола, пенопласта, пенополиуретана и др. путем отливки в соответствующих формах. The absorber 3 can be made of the following materials: light metals, plastics, polystyrene, polystyrene foam, polyurethane foam, etc. by casting in the appropriate molds.

Профили нижних полостей выбираются в зависимости от материала поглотителя из условия обеспечения прочности, надежности и технологичности изготовления. С учетом этого приняты полукруглые каналы. (56) Авторское свидетельство СССР N 1495596, кл. F 24 J 2/28, 1989. The profiles of the lower cavities are selected depending on the material of the absorber from the conditions of ensuring strength, reliability and manufacturability. With this in mind, semicircular channels are adopted. (56) Copyright certificate of the USSR N 1495596, cl. F 24 J 2/28, 1989.

Авторское свидетельство СССР
N 1437633, кл. F 24 J 2/28, 1988.USSR copyright certificate
N 1437633, class F 24 J 2/28, 1988.

Claims

A SUNNY AIR HEATER containing a thermally insulated body with a transparent coating and a flat absorber made in the form of a capillary structure with passage capillaries and dividing the body into the upper supply and lower exhaust air channels, characterized in that some of the capillaries are made dead ends and the open ones are made towards the bottom channel cavities communicated with passage capillaries.