一种内肋片高度竞相变化集热管太阳能热水器制造技术

本发明专利技术提供了一种太阳能热水器，包括集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和侧壁，所述侧壁连接平行的管壁的端部，所述侧壁和所述平行的管壁之间形成流体通道，在集热管的吸热端内壁上设置内肋片，在吸热端，沿着集热管横截面的中间向两侧，所述内肋片的高度不断减少。本发明专利技术使得内肋片沿着吸热端的截面的中部向两侧的变化，可以使得进一步强化吸热，并且使得吸热均匀，延长集热管的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种内肋片高度竞相变化集热管太阳能热水器
本专利技术属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能热水器。
技术介绍
随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×1018kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项，我国政府在《政府工作报告》也早已明确提出要积极发展新能源，其中太阳能的利用尤其占据着突出地位。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小（每平方米约一千瓦），而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。一般情况下，太阳能热水器采用集热管进行吸热，但是集热管因为换热问题，可能导热热量的损失，而且因为集热管内部设置肋片，导致流体阻力上升，从而导致换热系数低的问题。此外，集热管吸热端在吸热过程中，吸热端的各个位置换热量不同，从而导致局部换热不均匀。针对上述问题，本专利技术提供了一种新的太阳能热水器，从而解决集热管吸热的情况下的换热系数低及其换热不均匀的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新的太阳能系统，从而解决前面出现的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种太阳能热水器，包括水箱、透明玻璃板、隔热层、吸热膜和集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括吸热端和放热端，所述放热端设置在水箱中；所述吸热膜设置在集热管吸热端的面向太阳的一面，透明玻璃板覆盖在集热管的吸热端上部，吸热端与透明玻璃板之间设置隔热层；所述集热管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和侧壁，所述侧壁连接平行的管壁的端部，所述侧壁和所述平行的管壁之间形成流体通道，在集热管的吸热端内壁上设置内肋片，所述内肋片为直板状，内肋片的延伸方向沿着吸热端向放热端的方向。作为优选，沿着吸热端向放热端的方向，内肋片高度不断的增加。作为优选，沿着吸热端向放热端的方向，内肋片高度增加的幅度越来越大。作为优选，在吸热端，沿着集热管横截面的中间向两侧，所述内肋片的高度不断减少。作为优选，在吸热端，沿着集热管横截面的中间向两侧，所述内肋片的高度减少的幅度不断的增加。作为优选，所述集热管放热端包括肋片，所述肋片设置在管壁之间，所述肋片包括倾斜于管壁的倾斜部分，所述的倾斜部分与平行的管壁连接，所述倾斜部分将流体通道彼此隔开形成多个小通道，相邻的倾斜部分在管壁上连接，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成三角形；在倾斜部分上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通连通孔为等腰三角形，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成的三角形是等腰三角形；连通孔的等腰三角形的顶角为B，相邻的倾斜部分以及管壁之间构成的等腰三角形的顶角为A，则满足如下公式：Sin(B)=a+b*sin(A/2)-c*sin(A/2)2；其中a,b,c是参数，其中0.565<a<0.559,1.645<b<1.753,1.778<c<1.883;60°<A<160°；35°<B<90°。9.如权利要求8所述的太阳能热水器，a=0.5931,b=1.6948,c=1.8432;80°<A<120°；50°<B<60°。与现有技术相比较，本专利技术的太阳能热水器具有如下的优点：1）本专利技术在集热管吸热端内部设置内肋片，并且将内肋片设置为直板状并沿着吸热端向放热端方向延伸，使得内肋片之间形成的流体空间与流体的流动方向保持一致，从而减少流动阻力，同时还增加强化吸热。2）通过内肋片的高度在沿着延伸方向的变化以及沿着吸热端的截面的中部向两侧的变化，可以使得进一步强化吸热，并且使得吸热均匀，延长集热管的寿命。3）本专利技术通过在集热管放热端的肋片上设置连通孔，保证相邻的小通道之间的连通，解决集热管换热的情况下的内部压力不均匀的问题，提高了换热效率，提高了使用寿命。4）通过连通孔沿着扁平管横截面方向上的面积变化，在降低阻力的同时，进一步提高换热效率。5）本专利技术通过大量的实验，确定了最佳的扁平集热管的结构尺寸，从而使得保证换热阻力的情况下，使得换热效果达到最佳。附图说明图1是本专利技术太阳能热水器截面结构示意图；图2是本专利技术集热管横截面结构示意图；图3是本专利技术一个集热管内肋片设置通孔位置处的横切面的结构示意图；图4是本专利技术设置通孔结构倾斜部分平面的示意图；图5是本专利技术设置通孔结构倾斜部分平面的另一个示意图；图6是本专利技术的三角形通孔结构示意图；图7是本专利技术集热管吸热部分的横截面示意图；图8是本专利技术优选的集热管吸热部分的横截面示意图。附图标记如下：1集热管，2流体通道，3管壁，4倾斜部分，5顶点，6连通孔，7肋片，8水箱，9吸热端，10放热端，11底板，12吸热膜，13玻璃板，14隔热层，15内肋片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。本专利技术涉及一种太阳能热水器，所述太阳能热水器的结构如图1所示，所述太阳能热水器包括水箱8和集热器，所述集热器包括集热管1，所述集热管1为扁平热管。所述集热管1包括吸热端9和放热端10，所述放热端10设置在水箱8中。吸热端9吸收太阳能，通过放热端10将热量传递给水箱中的水。所述太阳能集热器还包括透明玻璃板13、隔热层14、吸热膜12。吸热膜12设置在集热管1吸热端9的上面（即面向太阳的一面），透明玻璃板13覆盖在集热管的吸热端9的正面，吸热端9与透明玻璃板16之间留有隔热层17，作为优选，隔热层为真空层。作为优选透明玻璃板16采用钢化玻璃、隔热层为真空层；作为优选，吸热膜12通过溅射的方式设置在热管1吸热端9的正面。底板11设置在集热管1下部，所述底板为保温材料。作为优选，隔热层17的厚度为18mm～25mm；作为优选为20mm。如图2所示，在放热端10，所述集热管包括扁平管1和肋片7，所述扁平管1包括互相平行的管壁3和侧壁12，所述侧壁12连接平行的管壁2的端部，所述侧壁12和所述平行的管壁3之间形成流体通道2，所述肋片7设置在管壁3之间，所述肋片7包括倾斜于管壁的倾斜部分4，所述的倾斜部分4与平行的管壁3连接，所述倾斜部分4将流体通道2彼此隔开形成多个小通道10，相邻的倾斜部分4在管壁上连接，所述相邻的倾斜部分4以及管壁3之间构成三角形；在倾斜部分4上设置连通孔6，从而使相邻的小通道10彼此连通。通过设置连通孔6，保证相邻的小通道10之间的连通，从而使得压力大的小通道内的流体可以向邻近的压力小的小通道内流动，解决扁平管换热的情况下的内部压力不均匀以及局部压力过大的问题，从而促进了流体在换热通道内的充分流动，提高了换热效率，同时也提高了集热管的使用寿命。作为优选，沿着扁平管横截面的管壁3的中间（即图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水器，包括水箱、透明玻璃板、隔热层、吸热膜和集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括吸热端和放热端，所述放热端设置在水箱中；所述吸热膜设置在集热管吸热端的面向太阳的一面，透明玻璃板覆盖在集热管的吸热端上部，吸热端与透明玻璃板之间设置隔热层；其特征在于，所述集热管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和侧壁，所述侧壁连接平行的管壁的端部，所述侧壁和所述平行的管壁之间形成流体通道，在集热管的吸热端内壁上设置内肋片，所述内肋片为直板状，内肋片的延伸方向沿着吸热端向放热端的方向。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热水器，包括水箱、透明玻璃板、隔热层、吸热膜和集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括吸热端和放热端，所述放热端设置在水箱中；所述吸热膜设置在集热管吸热端的面向太阳的一面，透明玻璃板覆盖在集热管的吸热端上部，吸热端与透明玻璃板之间设置隔热层；其特征在于，所述集热管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和侧壁，所述侧壁连接平行的管壁的端部，所述侧壁和所述平行的管壁之间形成流体通道，在集热管的吸热端内壁上设置内肋片，所述内肋片为直板状，内肋片的延伸方向沿着吸热端向放热端的方向；所述集热管放热端包括肋片，所述肋片设置在管壁之间，所述肋片包括倾斜于管壁的倾斜部分，所述的倾斜部分与平行的管壁连接，所述倾斜部分将流体通道彼此隔开形成多个小通道，相邻的倾斜部分在管壁上连接，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成三角形；在倾斜部分上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通，连通孔为等腰三角形，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成的三角形是等腰三角形；沿着扁平管横截面的管壁的中间向两侧侧壁方向，不...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵炜，孙丕波，任佳启，
申请(专利权)人：赵炜，
类型：发明
国别省市：山东;37