一种缩放通道太阳能集热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种缩放通道太阳能集热器包括底板、侧板、透明盖板、吸热板以及缩放管；底板为矩形状，侧板设置在底板的四周上，以形成一框架；所述透明盖板设置在框架的顶部；所述底板、侧边以及透明盖板形成一框体；所述吸热板设置在所述框体内；所述缩放管间隔布置在所述吸热板中；所述缩放管包括由若干缩放节管段组成，每一缩放节管段包括收缩管段和扩张管段。本实用新型专利技术提出缩放管太阳能集热器，通过采用缩放管来替代传统的光滑圆管，由于缩放管具有不断变化的径向截面，在不同轴向位置，液膜速度变化也不尽相同，经过实验验证，缩放管内传效率较光滑管至少高5％以上，集热器温升速率可以提高5％以上，可提高集热器出口温度，缩短加热时间。缩短加热时间。缩短加热时间。

【技术实现步骤摘要】
一种缩放通道太阳能集热器


[0001]本技术属于新能源领域，具体涉及一种缩放通道太阳能集热器。

技术介绍

[0002]在全球碳达峰碳中和背景下，发展清洁能源已成为国际社会的普通共识。我国太阳能资源丰富，在太阳能热利用上具有世界领先地位，是最大的太阳能热水系统生产国和安装国。以平板型和真空管型太阳能集热器为代表的集热产品占据了市场主流，由于平板型其承压效果好、便于与建筑一体化等优点，应用更为广泛。目前的平板型太阳能集热器采用的光滑圆管常规流道尺寸一般都在8mm及以上，水的体积热容大，加热速度慢，要使水达到预期的水温需要较长的时间，使用不够方便。同时，流体在光滑圆管流动对传热的促进作用很弱，使得流体的传热系数低、传热速率慢、吸热量小、出口温度不高等，在实际使用中，往往以电辅助加热的方式满足需要。平板型太阳能集热装置使用量大面广，耗电量巨大。
[0003]太阳能平板集热器是一种将太阳能转化为热能的装置，具有单层玻璃盖板的板式太阳能集热器。太阳能辐射到平板集热器被有效吸收后转化为热能。热量流向主要分为三部分，一部分被工质吸收而被有效利用，一部分通过集热器玻璃盖板向环境散热，另外一部分通过保温层向环境散热。太阳能平板集热器的结构通道由相互平行的光滑圆管组成，工质流动通道为圆柱体，其流体通道示意图如图1所示。光滑圆管通道直径为d，长度为l。
[0004]集热器内工质水吸收的有效热量主要受集热器采光面积、工质流量、工质的定压比热、导热系数以及工质的进出口温差等影响，根据能量守恒定律，传热关系式为：
[0005]mc
p
(T
out
‑
T
in
)/t＝α(T
d
‑
T
m
)πd/2
ꢀꢀꢀ
(1)
[0006]T
m
＝(T
out
+T
in
)/2
ꢀꢀꢀ
(2)
[0007]γ＝(T
out
‑
T
in
)/t
ꢀꢀꢀ
(3)
[0008]式中：m为工质的质量流量，kg/s；C
p
为定压比热，J/(kg
·
K)；T
out
为工质出口温度，K；T
in
为工质进口温度，K；α为对流传热系数，W/(m2·
K)；T
d
为吸热板表面平均温度，K；T
m
为工质的平均温度，K；γ为升温或加热速率，K/s；t为流体流动时间。
[0009]由式1可知，集热器通道直径d与传热性能影响的关系式为：
[0010][0011]式中：u为水的平均流速，m/s；ρ为工质的密度，kg/m3。
[0012]集热器集热效率是集热器有用能与投射到集热器上的太阳能之比，关系式为：
[0013][0014]式中：η为集热器效率，％；为平均太阳能辐射强度，W/m2。
[0015]从式4和式5可知，提高对流传热系数，有利于提高流体出口温度、减少加热时间，有利于提高集热器集热效率。

技术实现思路

[0016]为了解决目前的太阳能集热器采用光滑圆管所存在的缺陷，本技术提供一种缩放通道太阳能集热器，该太阳能集热器采用缩放管来替代光滑圆管，缩放管内传热系数较光滑管至少高5％以上，集热器温升速率可以提高5％以上。
[0017]为实现上述目的，本技术的技术方案是：
[0018]一种缩放通道太阳能集热器，包括底板、侧板、透明盖板、吸热板以及缩放管；
[0019]所述底板为矩形状，侧板设置在底板的四周上，以形成一框架；所述透明盖板设置在框架的顶部；所述底板、侧边以及透明盖板形成一框体；
[0020]所述吸热板设置在所述框体内；
[0021]所述缩放管间隔布置在所述吸热板中；所述缩放管由若干缩放节管段组成，每一缩放节管段包括收缩管段和扩张管段。
[0022]进一步地，所述收缩管段长度大于扩张管段长度。
[0023]进一步地，所述的缩放通道太阳能集热器还包括保温层，所述保温层设置在所述底板上以及侧边的内壁。
[0024]进一步地，所述保温层采用保温棉。
[0025]进一步地，沿着流体在缩放管内的流动方向，所述收缩管段的径向由大变小，所述扩张管段由小变大。
[0026]进一步地，所述透明盖板为平板玻璃。
[0027]本技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0028]本技术提出缩放管太阳能集热器，通过采用缩放管来替代传统的光滑圆管，由于缩放管具有不断变化的径向截面，在不同轴向位置，液膜速度变化也不尽相同，经过实验验证，缩放管内传热系数较光滑管至少高5％以上，集热器温升速率可以提高5％以上，可提高集热器出口温度，缩短加热时间。
附图说明
[0029]图1为流体通道示意图；
[0030]图2为本技术实施例提供的缩放管太阳能集热器的整体结构示意图；
[0031]图3为缩放管的结构示意图；
[0032]图4为缩放管的结构尺寸示意图；
[0033]图中：1、透明盖板；2、吸热板；3、缩放管；4、保温层；31、收缩管段；32、扩张管段。
具体实施方式
[0034]实施例：
[0035]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术的具体含义。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。
[0036]目前提高太阳能集热器升温速率的方法主要有向传热管内插入物、改变管型等。
综合制作工艺、维护难易等实际情况，改变传热管型更为简单实用。因此，新型高效的缩放管太阳能集热器较光滑管降膜蒸发器有明显的优势。
[0037]本技术提出缩放管太阳能集热器，通过采用缩放管来替代传统的光滑圆管，能够提高流体传热系数，提高集热器出口温度，缩短加热时间。
[0038]具体地，参阅图2
‑
3所示，本实施例提供的缩放管太阳能集热器为平板型集热器主要包括底板、侧板、透明盖板1、吸热板2以及缩放管3。
[0039]其中，该底板为矩形状，侧板设置在底板的四周上，以形成一框架，整体成长方体框架，当然在其他的一些实施例中，也可以组合成其他形状的框架；该透明盖板1设置在框架的顶部，底板、侧边以及透明盖板1形成一长方体状框体。该吸热板2则设置在框体内，缩放管3则是间隔布置在吸热板2中。
[0040]具体地，如图3所示，该缩放管3包括由若干缩放节管段组成，每一缩放节管段包括收缩管段31和扩张管段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缩放通道太阳能集热器，其特征在于，包括底板、侧板、透明盖板、吸热板以及缩放管；所述底板为矩形状，侧板设置在底板的四周上，以形成一框架；所述透明盖板设置在框架的顶部；所述底板、侧边以及透明盖板形成一框体；所述吸热板设置在所述框体内；所述缩放管间隔布置在所述吸热板中；所述缩放管由若干缩放节管段组成，每一缩放节管段包括收缩管段和扩张管段。2.如权利要求1所述的缩放通道太阳能集热器，其特征在于，所述收缩管段长度大于扩张管段...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄阔，陈国宇，陈立玲，冯超，郑桂兴，张哲伟，段鹏辉，汤荣华，
申请(专利权)人：广州能源检测研究院，
类型：新型
国别省市：