一种倾斜集热管间距的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种倾斜集热管间距的设计方法，相邻稳定装置之间的距离为M1，正方形的边长为B1，集热管为正方形截面，集热管的边长为B2，所述集热管与水平面形成锐角为A，相邻集热管中心之间的间距为M2满足如下要求。本发明专利技术因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。尽快的达到压力均衡。

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜集热管间距的设计方法
[0001]本专利技术是申请日2018年8月5日、申请号2018108816389、专利技术名称“一种槽式太阳能集热器系统”的分案申请。


[0002]本专利技术属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能集热器。

技术介绍

[0003]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。太阳能热转化是一种能量转换效率和利用率高而且成本低廉、可在全社会广泛推广的太阳能利用方式。在太阳能热利用装置中，关键是要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳能集热器。
[0004]在太阳能集热器中，集热管式结构是非常常见的一种形式，此种结构中一般包括多根平行并排的集热管，但是在运行中会经常出现不同的集热管中流体分配不均匀，同时还存在因为加热不均匀导致不同集热管中流体温度不同，从而导致不同的集热管中的压力不同。在此种情况下长期运行，会导致压力大的集热管出现损坏，从而造成整体上集热器无法有效运行。
[0005]此外，集热管在换热中，吸收太阳能形成汽水混合物，汽液混合物存在导致汽体混成一团，与液体之间换热能力下降，大大的影响了换热的效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种新式结构的太阳能集热器，同时也提供了一种新式结构的集热管，而且该集热管具有加热迅速、流量稳定，换热效果好，提高了太阳能热利用效率。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种集热器衡压管间距优化设计方法，包括集热器,所述集热器包括集热管，至少两个相邻的集热管之间设置衡压管，沿着集热管内流体的流动方向，相邻的集热管之间设置多个衡压管，所述相邻的衡压管间距s进行如下设计：从集热管流体入口到集热管流体出口的长度为L，s=J（L），J（L）的一次导数小于0。
[0008]作为优选，J（L）的二次导数大于0。
[0009]作为优选，集热器的水输送到热利用设备，所述蒸汽利用设备是药液换热器，水箱中的水作为热源用于加热药液。
[0010]作为优选，集热管为多段结构焊接而成，多段结构的连接处设置稳定装置。
[0011]作为优选，相邻稳定装置之间的距离为M1，正方形通孔的边长为B1，集热管为正方形截面，集热管正方形截面的边长为B2，满足如下要求：
M1/B2=a*Ln(B1/B2) +b其中a,b是参数，其中1.739<a<1.740,5.00<b<5.10； 11<B2<46mm；1．9<B1<3.2mm；18<M1<27mm。
[0012]20
°
<A<60
°
。
[0013]作为优选，30
°
<A<50
°
。
[0014]进一步优选，随着B1/B2的增加，a越来越小，b越来越大。
[0015]作为优选，a=1.7395，b=5.05；作为优选，随着A的增加，m越来越小。
[0016]作为优选，集热管的水经过加热后输送到热利用设备，所述蒸汽利用设备是药液换热器，加热的水作为热源用于加热药液。
[0017]作为优选，所述稳定装置包括下面两种类型中的至少一种，第一种类型是正方形中心稳定装置，正方形通孔位于集热管的中心，第二种类型是正八边形中心稳定装置，正八边形通孔位于集热管的中心。
[0018]作为优选，相邻设置的稳定装置类型不同。
[0019]作为优选，集热管内设置多个稳定装置，距离集热管入口的距离为H，相邻稳定装置之间的间距为S，S=F1(H)，满足如下要求：S
’
<0, S”>0。
[0020]作为优选，集热管蒸发端内设置多个稳定装置，距离集热管入口的距离为H，稳定装置的正方形通孔的边长为D，D=F3(H)，满足如下要求：D
’
<0, D”>0。
[0021]作为优选，所述集热管内壁设置凹槽，所述稳定装置的外壳设置在凹槽内，所述外壳的内壁与集热管的内壁对齐。
[0022]本专利技术具有如下优点：1）本专利技术提供了一种新式正方形通孔和正八边形通孔相结合的新式结构的稳定装置的太阳能集热器，通过正方形和正八边形，使得形成的正方形孔和正八边形孔的边形成的夹角都是大于等于90度，从而使得流体能够充分流过每个孔的每个位置，避免或者减少流体流动的短路。本专利技术通过新式结构的稳定装置将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，提高换热效果。相对于现有技术中的稳定装置，进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。
[0023]2）本专利技术通过合理的布局，使得正方形和正八边形通孔分布均匀，从而使得整体上的横街面上的流体分割均匀，避免了现有技术中的环形结构沿着周向的分割不均匀问题。
[0024]3）本专利技术通过正方形孔和正八边形孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的稳定装置的大孔和小孔的位置变化，使得分隔效果更好。
[0025]4）本专利技术通过设置稳定装置为片状结构，使得稳定装置结构简单，成本降低。
[0026]5）本专利技术通过在吸热管高度方向上设置相邻稳定装置之间的距离、稳定装置的孔的边长、吸热管的管径、管间距等参数大小的规律变化，研究了上述参数的最佳的关系尺寸，从而进一步达到稳流效果，降低噪音，提高换热效果。
[0027]6）本专利技术通过对稳定装置各个参数的变化导致的换热规律进行了广泛的研究，在满足流动阻力情况下，实现换热效果的最佳关系式。
[0028]7）提供了一种新式结构的太阳能集热器，通过在集热管之间设置衡压管，保证了各个集热管中压力的均匀，流体流量的分配均匀以及流体运动阻力的分配均匀。
[0029]附图说明：图1为本专利技术太阳能集热器系统的结构示意图。
[0030]图2是本专利技术太阳能集热器截面示意图。
[0031]图3为本专利技术太阳能集热器另一结构示意图。
[0032]图4本专利技术稳定装置横截面结构示意图。
[0033]图5本专利技术稳定装置另一个横截面结构示意图。
[0034]图6是本专利技术稳定装置在集热管内布置示意图。
[0035]图7是本专利技术稳定装置在集热管内布置横截面示意图。
[0036]图8是本专利技术集热管设置衡压管的横截面示意图。
[0037]图中：1、集热器，11、集热管，12、反射镜， 2热利用设备，3衡压管，4稳定装置，41正方形通孔，42正八边形通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倾斜集热管间距的设计方法，相邻稳定装置之间的距离为M1，正方形的边长为B1，集热管为正方形截面，集热管的边长为B2，所述集热管与水平面形成锐角为A，相邻集热管中心之间的间距为M2满足如下要求：c*M2/B2=d*(M1/B2)2+e-f*(M1/B2)
3-h*(M1/B2)；其中d,e,f,h是参数，1.239<d<1.240,1.544<e<1.545,0.37<f<0.38,0.991<h<0.992；c=1/cos(A)
n
，其中0.090<n<0.098，优选n=0.093；11<B2<46mm；1．9<B1<3.2mm；18...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClF二四S一零七零，
申请(专利权)人：青岛佰腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：