專利名稱：一種微尺度通道太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能集熱器，特別涉及一種微尺度通道太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能集熱器技術(shù)有多種，例如管式與板式太陽能集熱器等，目前的太陽能集熱器采用的流道尺寸一般都比較大(5mm以上)，水的體積熱容大，加熱速度慢，要使水達(dá)到預(yù)期的水溫需要較長的時(shí)間，使用不夠方便，而且加熱面一般采用的是平直的光滑表面，使得流體的速度場與溫度場交角為90°，傳熱場協(xié)同的促進(jìn)作用基本為零，流體的運(yùn)動對傳熱的促進(jìn)作用很弱，流體的傳熱膜系數(shù)較低，傳熱速率低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，提供一種微尺度通道太陽能集熱器。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種微尺度通道太陽能集熱器，包括微尺度通道集熱板1、上部儲水槽2、出水管3、降液管4、下部連管5、補(bǔ)水管6，所述微尺度通道集熱板I分別與上部儲水槽2和下部連管5連接，所述降液管4分別與上部儲水槽2和補(bǔ)水管6連接，所述微尺度通道集熱板1、上部儲水槽2、降液管4、補(bǔ)水管6及下部連管5構(gòu)成閉路循環(huán)流道，所述出水管3與上部儲水槽2連接，所述補(bǔ)水管6與下部連管5連接。
所述微尺度通道集熱板I包括微尺度結(jié)構(gòu)流體通道、透明玻璃板If、絕熱板lg，所述微尺度結(jié)構(gòu)流體通道由相互平行的底板Ia與受熱面Ib及位于微尺度結(jié)構(gòu)流體通道兩側(cè)的密封條Ic構(gòu)成,底板Ia與受熱面Ib的板面間距為0.5^2.5mm ；所述透明玻璃板If通過墊片邊框Id與受熱面Ib固定，所述絕熱板固定在底板一側(cè)。所述底板Ia采用平直板面，厚度0.5 3mm，材料為不銹鋼或銅；所述受熱面Ib采用周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)，厚度0.5^1.5_，材料為不銹鋼或銅。所述周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)為對稱的折線板面、非對稱的折線板面或正弦波曲線板面中的一種，所述凹凸肋間距為肋深的5倍 30倍，所述肋深為板面間距的1% 50%。所述墊片邊框Id的材料是塑料或橡膠絕熱材料，所述墊片邊框的厚度l(T30mm，寬度5 15_，所述墊片邊框固定在透明玻璃板If與受熱面Ib之間，且固定時(shí)墊片邊框Id與受熱面Ib平齊。所述透明玻璃板If的厚度為疒5mm;所述絕熱板Ig為泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定時(shí)與底板Ia平齊。所述上部儲水槽2是圓柱形容器，材料為不銹鋼或銅；[0015]所述圓柱形容器的筒體厚度0.5 2mm，直徑在2(Tl50mm ；所述圓柱形容器側(cè)面開有0.5^2.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板I的上部連接；所述圓柱形容器外部采用保溫層絕熱。所述下部連管5是圓柱形連管，材料為不銹鋼或銅，下部連管壁厚度0.5 2mm，直徑在IO 30mm ；所述圓柱形連管側(cè)面開有0.5^2.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板I的下部連接，外部采用保溫層絕熱。所述微尺度通道集熱板I與水平面成30°飛0°的傾角安裝，上部儲水槽2與下部連管5為水平安裝，所述降液管4垂直水平面安裝。本實(shí)用新型具有的有益效果:本實(shí)用新型的微尺度通道太陽能集熱器一方面可以大幅減少水的體積熱容，縮短水加熱至預(yù)期溫度所需要時(shí)間至原時(shí)間的1/5 1/2，另一方面采用了周期性凹凸粗糙肋面流道結(jié)構(gòu)，可有效縮小流體速度場與溫度場的交角，使其小于90°，促進(jìn)與提高流體速度場與溫度場的傳熱協(xié)同作用，在自然對流的條件下，與光滑直板通道相比可大幅提高流體的對流傳熱系數(shù)100%以上，顯著提高集熱器的加熱速率。

圖1是一種微尺度通道太陽能集熱器的主視圖；圖2是圖1中受熱面為對稱折線板面主視圖；圖3是圖2中受熱面為對稱折線板面?zhèn)纫晥D；圖4是圖1中受熱面為非對稱折線板面主視圖；圖5是圖2中受熱面為非對稱折線板面?zhèn)纫晥D；圖6是圖1中受熱面為正弦波曲線板面主視圖；圖7是圖4中受熱面為正弦波曲線板面?zhèn)纫晥D；圖8是圖1中微尺度通道集熱板的主視圖；圖9是圖1中微尺度通道集熱板的主視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1如圖1所示，一種微尺度通道太陽能集熱器，包括微尺度通道集熱板1、上部儲水槽2、出水管3、降液管4、下部連管 5、補(bǔ)水管6，所述微尺度通道集熱板I分別與上部儲水槽2和下部連管5連接，所述降液管4分別與上部儲水槽2和補(bǔ)水管6連接，所述微尺度通道集熱板1、上部儲水槽2、降液管4、補(bǔ)水管6及下部連管5構(gòu)成閉路循環(huán)流道，所述出水管3與上部儲水槽2連接，所述補(bǔ)水管6與下部連管5連接。所述上部儲水槽2是圓柱形容器，材料為不銹鋼或銅；所述圓柱形容器的筒體厚度0.5^2mm,直徑在20 150mm ；[0037]所述圓柱形容器側(cè)面開有0.5^2.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板I的上部連接；所述圓柱形容器外部采用保溫層絕熱。所述下部連管5是圓柱形連管，材料為不銹鋼或銅，下部連管壁厚度0.5^2mm,直徑在IO 30mm ；所述圓柱形連管側(cè)面開有0.5^2.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板I的下部連接，外部采用保溫層絕熱。所述微尺度通道集熱板I與水平面成30°飛0°的傾角安裝，上部儲水槽2與下部連管5為水平安裝，所述降液管4垂直水平面安裝。如圖8、圖9所示:所述微尺度通道集熱板I包括微尺度結(jié)構(gòu)流體通道、透明玻璃板If、絕熱板lg，所述微尺度結(jié)構(gòu)流體通道由相互平行的底板Ia與受熱面Ib及位于微尺度結(jié)構(gòu)流體通道兩側(cè)的密封條Ic構(gòu)成，底板Ia與受熱面Ib的板面間距為0.5^2.5mm ；所述透明玻璃板If通過墊片邊框Id與受熱面Ib固定，所述絕熱板固定在底板一側(cè)。所述底板Ia采用平直板面，厚度0.5 3mm，材料為不銹鋼或銅；所述受熱面 Ib采用周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)，厚度0.5^1.5mm，材料為不銹鋼或銅。所述周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)為對稱的折線板面如圖2、3所示、非對稱的折線板面如圖4、5所示或正弦波曲線板面如圖6、7所示中的一種，所述凹凸肋間距為肋深的5倍 30倍，所述肋深為板面間距的1% 50%。所述墊片邊框Id的材料是塑料或橡膠絕熱材料，所述墊片邊框的厚度l(T30mm，寬度5 15_，所述墊片邊框固定在透明玻璃板If與受熱面Ib之間，且固定時(shí)墊片邊框Id與受熱面Ib平齊。所述透明玻璃板If的厚度為疒5mm;所述絕熱板Ig為泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定時(shí)與底板Ia平齊。實(shí)施例2本實(shí)施例中一種微尺度通道太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，但是本實(shí)施例中，底板與受熱面的板面間距為1.5mm,所述底板采用不銹鋼材料,厚度為1.5mm ;受熱面采用對稱的折線板面，材料為不銹鋼，厚度1mm，受熱面與底板的寬度均為Im,長度均為2m，墊片邊框采用橡膠絕熱材料，墊片邊框的厚度為20mm，寬度10mm，固定時(shí)墊片邊框與受熱面平齊；本實(shí)施例中絕熱板采用泡沫塑料，厚度是15mm，固定時(shí)與底板平齊；本實(shí)施例中，上部儲水槽直徑為120mm，長度1.1mm,槽的厚度1.5mm,材料為不銹鋼，在下部儲水槽側(cè)米昂開有1.5mm的縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板中的微尺度結(jié)構(gòu)流體通道連接，槽的外部采用20_厚度保溫層絕熱；本實(shí)施例中，下部連管的直徑為Φ25χ1.5mm，長度1.lm，材料采用不銹鋼，連管側(cè)面開有1.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板的下部連接，外部采用15mm厚度保溫層絕熱，降液管為直徑Φ 16x1mm的不銹鋼管，分別與上部儲水槽和下部連管連接，構(gòu)成閉式循環(huán)流道，微尺度通道集熱板按與水平線成45°傾角安裝，上部儲水槽與下部連管為水平安裝，降液管為垂直安裝。[0054]本實(shí)施例制造的集熱器與同等規(guī)模、同等材質(zhì)的太陽能集熱器比較，可縮短熱水預(yù)熱時(shí)間至原時(shí)間的1/5 1/2，提高傳熱速率50%以上。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，包括微尺度通道集熱板(I)、上部儲水槽(2)、出水管(3)、降液管(4)、下部連管(5)、補(bǔ)水管(6)，所述微尺度通道集熱板(I)分別與上部儲水槽(2)和下部連管(5)連接，所述降液管(4)分別與上部儲水槽(2)和補(bǔ)水管(6)連接，所述補(bǔ)水管(6 )與下部連管(5 )連接，所述微尺度通道集熱板(I)、上部儲水槽(2 )、降液管(4)、補(bǔ)水管(6)及下部連管(5)構(gòu)成閉路循環(huán)流道，所述出水管(3)與上部儲水槽(2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述微尺度通道集熱板(I)包括微尺度結(jié)構(gòu)流體通道、透明玻璃板(If)、絕熱板(lg)，所述微尺度結(jié)構(gòu)流體通道由相互平行的底板(Ia)與受熱面(Ib)及位于微尺度結(jié)構(gòu)流體通道兩側(cè)的密封條(Ic)構(gòu)成,底板(Ia)與受熱面(Ib)的板面間距為0.5^2.5mm ； 所述透明玻璃板(If)通過墊片邊框(Id)與受熱面(Ib)固定，所述絕熱板固定在底板一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述底板(Ia)采用平直板面，厚度0.5 3mm，材料為不銹鋼或銅； 所述受熱面(Ib)采用周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)，厚度0.5 1.5_，材料為不銹鋼或銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述周期性的凹凸粗糙肋面結(jié)構(gòu)為對稱的折線板面、非對稱的折線板面或正弦波曲線板面中的一種，所述凹凸肋間距為肋深的5倍 30倍，所述肋深為板面間距的1% 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述墊片邊框(Id)的材料是塑料或橡膠絕熱材料，所述墊片邊框的厚度l(T30mm，寬度5 15mm，所述墊片邊框固定在透明玻璃板(If)與受熱面(Ib)之間，且固定時(shí)墊片邊框(Id)與受熱面(Ib)平齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述透明玻璃板(If)的厚度為2 5mm; 所述絕熱板(Ig)為泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定時(shí)與底板(Ia)平齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于所述上部儲水槽(2)是圓柱形容器，材料為不銹鋼或銅； 所述圓柱形容器的筒體厚度0.5 2mm,直徑在2(Tl50mm ； 所述圓柱形容器側(cè)面開有0.5^2.5_縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板(I)的上部連接； 所述圓柱形容器外部具有保溫層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微尺度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述下部連管(5)是圓柱形連管，材料為不銹鋼或銅，下部連管壁厚度0.5 2_，直徑在1(Γ30_ ； 所述圓柱形連管側(cè)面開有0.5^2.5mm縱向矩形細(xì)縫切口，與微尺度通道集熱板(I)的下部連接，外部具有保溫層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微尺 度通道太陽能集熱器，其特征在于，所述微尺度通道集熱板(I)與水平面成30°飛0°的傾角安裝，上部儲水槽(2)與下部連管(5)為水平安裝，所述降液管(4)垂直水平面安裝。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微尺度通道太陽能集熱器，包括微尺度通道集熱板、上部儲水槽、出水管、降液管、下部連管、補(bǔ)水管，所述微尺度通道集熱板包括微尺度結(jié)構(gòu)流體通道、透明玻璃板、絕熱板，所述微尺度結(jié)構(gòu)流體通道由相互平行的底板與受熱面及位于微尺度結(jié)構(gòu)流體通道兩側(cè)的密封條構(gòu)成；本實(shí)用新型利用微尺度結(jié)構(gòu)流體通道顯著減少水的體積熱容，加快流體的受熱升溫速度，在短時(shí)間內(nèi)可使水達(dá)到預(yù)期的加熱溫度，同時(shí)利用集熱器受熱面周期性的凹凸粗糙肋面對流道內(nèi)的流體作反復(fù)的置換與擾動促進(jìn)強(qiáng)化傳熱，可有效提高流體在傳熱邊界層的流速與湍流度，強(qiáng)化提高流體的傳熱膜系數(shù)，增大集熱器的傳熱速率。
文檔編號F24J2/20GK202993590SQ20122069479
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月15日
發(fā)明者鄧先和, 王娜, 張青 申請人:華南理工大學(xué)