一种多拱变通道平板热水器集热体元件制造技术

本发明专利技术的平板热水器集热体元件，由一根直径d的圆管经模加工形成的设有多个彼此衔接的多拱变通道节的集热体元件，每一个多拱变通道节的形状，由它的进口截面，中间截面和出口截面的三个基准面决定，以这三个基准面为基础，轴向连接进口截面与中间截面周界上的相应点，和中间截面与出口截面周界上的相应点，便构成一个多拱变通道节外形。该集热体元件，轴向沿着集热体元件的任意一个截面，其周长相同，截面积不等，截面形状各异。它没有接触热阻，且有一个性能优良的通道形状，可提高热水器效率，还特别可用于太阳能建筑一体化中。本发明专利技术还提出三拱和矩形变通道结构集热体元件制作例和参数选择原则。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用，特别是平板太阳能热利用

技术介绍
太阳能热水器主要由水箱，集热体，透明盖板，上下集管和上下循环管等部件组成。根据热水器型式和功能不同，可以少掉几个部件，也可以增加一些部件。当太阳照射到集热体后，集热体吸热，主要通过导热和对流形式将其传递给集热体内的水，吸热后的水汇入上集管，再经上循环管最后流入水箱。而水箱中的冷水经下循环管，下集管又流入集热体，在这里进一步吸热，完成一个循环。当水箱中的水经一段时间循环加热达到要求温度后，可供用户使用。太阳能热水器主要有真空管热水器和平板热水器，目前在我国较普通使用的是真空管热水器。然而，由于结构上的限制，它很难实现二次循环且不适于建筑一体化，这限制了它的发展空间。早期传统的平板热水器，是一个整体的盒式结构热水器，这种热水器，其传热效率低，抗压性能差，现已基本不用了。目前广泛使用的是管翼式平板热水器，管翼式热水器， 其集热体元件是由一根金属管(通常是铜管)，在其两侧焊上金属翼板(通常是铜板)而形成的，当太阳照射到该管翼吸热体经翼板吸热后，首先通过导热沿着翼板将热传到铜管，再以对流换热的形式，将热传递到水。这种集热体，其承压性能较好，然而其传热性能差，热效率低，这主要原因是1.有较大的接触热阻，由于吸热的翼板是焊或铆在圆管的两侧壁上，在接触处存在较大的接触热阻。2.换热面(与水接触的圆管内表面积)小于吸热面(主要是翼板面积)，在相同条件下换热量减少。3.有较大的热损失，由于有较大的接触热阻和较小的导热面(因为翼板与圆管只是线接触)，致使翼板温度升高，使散热损失增大，热效率低。4. 不利的流态，流体在低速(自然循环热水器属于这种情况)，小直径的圆管内流动，除了入口段以外湍动度都很小，使壁面与流体之间的换热系数小。
技术实现思路
由于现有技术的不足，本专利技术提供一种多拱变通道平板热水器集热体元件，它有一个性能优良既能引起流体强烈湍动强化传热又能减少散热的通道形状，可大幅提高平板热水器热效率。本专利技术的集热体元件，由一根直径为d圆管经模加工形成的设有多个被此衔接的多拱变通道节21(图1)，再在其向阳面涂上吸收性涂层后而成的集热体元件(图1)，图2为该集热体元件侧向图。每一个多拱变通道节的形状，由它的进口截面PP (图1)，中间截面 ZZ (图1)和出口截面qq (图1)的三个基准面决定，以这三个基准面为基础，轴向连接进口截面PP (图1)与中间截面zz (图1)周界上的相应点，和中间截面zz (图1)与出口截面 qq (图1)周界上的相应点，便构成一个多拱变通道节外形。该多拱变通道集热体元件，可以由不同的多拱变通道节21组成，轴向沿着集热体元件任意ー个截面，其周长相同，截面积不等，截面形状各异。所说的多拱变通道节的入口截面PP和出口截面qq (图1)，可以为相同的或不同的矩形(图3)。所说的多拱变通节的中间截面ZZ (图1)为多拱圆弧形面(图4)，其底i j和两侧 ai和gj均为直线，而上底为多拱的圆弧形线W(图4)，其拱数可以是任意的奇数，也可以是直线。如果是直线ag，则中间截面也为矩形。所说的多拱变通节的中间截面ZZ (图1)，也可以与进出口矩形截面形状相同，此吋，多拱变通道段2 (图1)就变成ー个矩形窄条扁通道。该专利技术的多拱变通道平板热水器集热体元件，它不存在接触热阻，増大了与水接触的换热面，降低了集热体元件温度，减少集热体元件上部散热损失，且由于下底为平面， 减少与保温层接触面积，故又减少了集热体元件下部散热损失，在流体主流方向，流体微团多次流经变通道，不断的加速，减速，减压、增压，形成剧烈湍动，在横向上，由于拱形结构， 流体在向阳面和背光面受热不同，产生二次流，主流与二次流的叠加，引起流体微团強烈的湍动，又提高了换热系数。上述诸原因使本专利技术多拱变通道集热体元件传热性能十分优越， 大大提高了平板热水器效率，是平板热水器理想的集热体元件，又由于结构简单，可灵活组合与满足不同换热面需要和适应不同的安装位置要求，因此，它还特别可用于太阳能建筑一体化中。附图说明图1是本专利技术多拱变通道平板热水器集热体元件示意图。图2是本专利技术多拱变通道平板热水器集热体元件侧向图。图3是本专利技术多拱变通道节进出口截面图。图4是本专利技术多拱变通道节中间截面图。图5是实施方案2中间矩形截面图。具体实施例方式考虑直径d= (30-80)mm，长L= (1000— 2000mm)的金属圆管形成的多拱变通道集热体元件。将L分成三段，分别为入口段1 (图1)，多拱变通道段2 (图1)和出口段3 (图 1)。入口段长为I1等于出ロ段长度klflf^O-lOO)! 为宜，因而多拱变通道段2长度为 l=(L-2 I1)mm,将其N等分，N= (6_8)，可作N个的多拱变通道节21 (图1)每ー个多拱变通道节21 (图1)的形状由它的三个基准面形状決定，其入口截面PP (图 1)和出口截面qq (图1)均为矩形(图3)，该矩形高Hp q=(6 一 7) mm,则其底艮，=(π d/2 一 Hp q; mm.其中间截面zz (图1)的截面形状为多拱圆弧形面(图4)。该圆弧形面(图4)的下底 ij为直线，下底ij的长^=( , 一 6)mm为宜；两侧边ai和gj的高为Hz= (Hp Δ )mm，Δ 为中心截面高度Hz与进ロ截面高度Hm之差，取Δ = (1 — 6)mm,则可确定多拱圆弧形面的高Hz;为作出多拱圆弧形面(图4)的上底多拱圆弧形线W，连结a g线，将a g线M等分，可作M个的圆弧拱，其圆弧拱的节距t=Bz/M;对每ー个的圆弧拱，只要确定该圆弧线上的任意三个点，如始点，终点和中点，便可确定该圆弧线。因此a g线上M等分的各节点可作为每一个圆弧拱线的始点和终点。圆弧拱线的另外一点为各圆弧拱线的中点，若取定各圆弧拱线中点到a g线(即每一个圆弧拱线的弦线)的距离h= (3+0. 5 Δ) mm,则可确定各圆弧的中点，这样可作出每ー个圆弧拱线，从而作出多拱圆弧形面(图4)，即中间截面zz (图1). 其中间截面zz (图1)的计算周长C1为权利要求1.本专利技术的平板热水器集热体元件，由一根直径d的圆管经模加工形成的设有多个彼此衔接的多拱变通道节21(图1)，再在其向阳面涂上吸收性涂层后而成的集热体元件，每ー 个多拱变通道节的形状，由它的进ロ截面PP (图1)，中间截面zz (图1)和出口截面qq(图 1)的三个基准面決定，以这三个基准面为基础，轴向连接进ロ截面PP (图1)与中间截面zz (图1)周界上的相应点，和中间截面zz(图1)与出口截面qq (图1)周界上的相应点，便构成ー个的多拱变通道节外形，它的特征是，该多拱变通道集热体元件，可以由不同的多拱变通道节组成，轴向沿着集热体元件的任意ー个截面，其周长相同，截面积不等，截面形状各已升。2.根据权利要求1所说的多拱变通道节，其特征是，进ロ截面PP(图1)，出口截面qq (图1)可以为相同的或不同的矩形(图3)，而中间截面ZZ(图1)为多拱圆弧形面(图4)，其下底和两侧高均为直线，上底为多拱圆弧形线W (图4)，其拱数可以是任意的奇数，在特殊情况下上底也可以是直线。3.本专利技术集热体元件的ー个典型案例一一种三圆弧拱变通道节的制作，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅太平，翁荣周，唐源欣，傅志森，
申请(专利权)人：泉州圣弗乐太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：