太陽能用自激勵振蕩強化換熱裝置及太陽能集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自激勵振蕩強化換熱裝置，主要涉及平板太陽能集熱器的強化換熱。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，太陽能熱水器是利用太陽的能量將水從低溫度加熱到高溫度的裝置，應(yīng)用廣泛，目前主要有真空管太陽能熱水器和平板太陽能熱水器，在我國，真空管型太陽能熱水器已經(jīng)得到大規(guī)模應(yīng)用。近幾年，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和建筑一體化的要求，平板太陽能熱水器得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而作為平板太陽能熱水器中最為重要的平板集熱器是整個系統(tǒng)的重要組件，它的性能直接決定了系統(tǒng)的吸熱能力。
[0003]目前的平板太陽能熱水器主要分為自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種，其中自然循環(huán)平板太陽能熱水器使用較多。強制循環(huán)系統(tǒng)由栗根據(jù)溫度要求驅(qū)動整個系統(tǒng)中的介質(zhì)循環(huán)流動，其換熱效果較好且可控，而自然循環(huán)系統(tǒng)利用熱虹吸原理自驅(qū)動，其換熱效果弱于強制循環(huán)系統(tǒng)，因此開發(fā)一種能夠增強自然循環(huán)系統(tǒng)換熱效果的裝置對于提高自然循環(huán)平板太陽能熱水器的效率至關(guān)重要。
[0004]基于以上原因，本發(fā)明通過在平板集熱器中安裝一個裝置，該裝置具有受熱自激勵的功能，通過這個裝置的激勵增強集熱器通道內(nèi)介質(zhì)的擾動，進(jìn)而增強其換熱能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對平板太陽能集熱器設(shè)計一種裝置，用于增強系統(tǒng)的換熱效率。
[0006]本發(fā)明提供一種太陽能用自激勵振蕩強化換熱裝置，其特征是它包括一端開口的杯狀腔體，在杯狀腔體中設(shè)置有滑動頭，滑動頭與杯狀腔體間水密封；在杯狀腔體中位于滑動頭一側(cè)內(nèi)裝有低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)和氣囊；在杯狀腔體中位于滑動頭另一側(cè)設(shè)置有與滑動頭配合的彈性卡柱和彈簧，彈簧頂持在滑動頭和杯狀腔體開口部之間。
[0007]本方案的具體特點還有，所述杯狀腔體為金屬腔體；
杯狀腔體外徑與排管內(nèi)徑之比為0.25-0.5，氣囊體積與杯狀腔體內(nèi)腔體積之比為
0.2—0.5 ο
[0008]所述氣囊為聚合材料制成；氣囊密封內(nèi)部密封有帶壓氣體；氣體種類為氮氣或者氬氣等惰性氣體。
[0009]所述滑動頭為金屬材質(zhì)。
[0010]所述彈性卡柱嵌入杯狀腔體內(nèi)壁，彈性卡柱沿杯狀腔體內(nèi)壁圓周方向均布3-5個，有彈性，在一定壓力范圍內(nèi)可限制滑動頭，彈性卡柱一般沿杯狀腔體內(nèi)壁圓周方向均布3-5 個。
[0011]在杯狀腔體開口部設(shè)置有固定彈簧的內(nèi)翻邊，限制彈簧彈出，彈簧具有限制滑動頭的作用。
[0012]本發(fā)明還提供一種太陽能集熱器，它包括排管和與排管連通的下集管，其特征是在每根排管下部且位于下集管的上方設(shè)置有自激勵振蕩強化換熱裝置，自激勵振蕩強化換熱裝置包括一端開口的杯狀腔體，在杯狀腔體中設(shè)置有滑動頭，滑動頭與杯狀腔體間水密封；在杯狀腔體中位于滑動頭一側(cè)內(nèi)裝有低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)和氣囊；在杯狀腔體中位于滑動頭另一側(cè)設(shè)置有與滑動頭配合的彈性卡柱和彈簧，彈簧頂持在滑動頭和杯狀腔體開口部之間。
[0013]在集熱器內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)通常為乙二醇或丙二醇水溶液，杯狀腔體內(nèi)腔氣囊周圍灌裝導(dǎo)熱介質(zhì)則為乙二醇或者丙二醇。
[0014]在本發(fā)明中，所述自激勵振蕩強化換熱裝置外壁與平板太陽能集熱器排管內(nèi)壁吸熱面焊接，裝置腔體開口方向向上與排管軸向一致，如圖2所示，所述自激勵振蕩強化換熱裝置安置在平板太陽能集熱器排管的底部，下集管的上方。當(dāng)太陽光照射到集熱器表面的時候，排管內(nèi)壁的所述自激勵強化換熱裝置和排管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)受熱溫度升高，隨后杯狀腔體與氣囊夾縫里的低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)溫度也升高，進(jìn)而所述自激勵振蕩強化換熱裝置內(nèi)部封裝的氣囊內(nèi)的氣體膨脹壓力增大，隨著溫度的升高當(dāng)壓力達(dá)到一定的高度時氣囊以及低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)推動所述滑動頭突破彈性卡柱，彈性卡柱被推入腔體內(nèi)壁，滑動頭迅速滑向所述自激勵振蕩強化換熱裝置的頂部，所述滑動頭推動排管底部的導(dǎo)熱介質(zhì)迅速沿排管向上擾動，在這一擾動和介質(zhì)受熱密度降低的雙重作用下，排管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)離開排管底部向上流動，流過上集管沿介質(zhì)出口管路流動最終進(jìn)入到水箱的夾套內(nèi)，進(jìn)入水箱的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)將熱量傳遞給水箱內(nèi)的冷水并溫度降低，降溫后的導(dǎo)熱介質(zhì)密度增大下沉，沿水箱上的介質(zhì)出口流回到集熱器，經(jīng)過集熱器的下集管回到排管底部的自激勵振蕩強化換熱裝置的位置，這些低溫介質(zhì)冷卻所述自激勵振蕩強化換熱裝置，使得氣囊內(nèi)的氣體受冷收縮恢復(fù)到最初的狀態(tài)，如此完成一個循環(huán)。在這個循環(huán)過程中，所述自激勵振蕩強化換熱裝置對整個太陽能熱水器系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)產(chǎn)生一個往復(fù)循環(huán)的擾動作用，大大增強了其換熱效果。
[0015]本發(fā)明的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，它是一種能夠通過自激勵振蕩對太陽能集熱器中導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行擾動的裝置，通過這種擾動進(jìn)而增強了導(dǎo)熱介質(zhì)的換熱效果，本方案的優(yōu)點如下:(1)所述自激勵振蕩裝置無需動力，通過光熱直接驅(qū)動。(2)所述自激勵振蕩裝置體積小，重量輕，安裝使用方便，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生其它的影響。(3 )所述自激勵振蕩裝置產(chǎn)生振蕩波，振蕩波會給系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)帶來不斷的擾動，導(dǎo)熱介質(zhì)的擾動能夠提高介質(zhì)與所在流道內(nèi)的換熱系數(shù)。(4)所述自激勵振蕩裝置使得整個太陽能熱水系統(tǒng)對太陽輻射的響應(yīng)時間更短，較單純依靠自然對流換熱的系統(tǒng)熱的更快。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0017]圖1自激勵振蕩強化換熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2自激勵振蕩強化換熱裝置工作過程示意圖。
[0018]圖中，1-杯狀腔體；2-氣囊；3_滑動頭；4_彈性卡柱；5-彈簧；6_低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)；7-氮氣；8_自激勵振蕩強化換熱裝置；9-排管；10-上集管；11-下集管；12-導(dǎo)熱介質(zhì)；13-水箱介質(zhì)入口 ； 14-水箱介質(zhì)出口 ； 15-水箱；16-水；17-集熱器。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:如圖1所示，一種太陽能用自激勵振蕩強化換熱裝置，它包括一端開口的杯狀腔體1，在杯狀腔體I中設(shè)置有滑動頭3，滑動頭3與杯狀腔體I間水密封；在杯狀腔體I中位于滑動頭3 —側(cè)內(nèi)裝有低熱容液體導(dǎo)熱介質(zhì)6和氣囊2 ;在杯狀腔體I中位于滑動頭3另一側(cè)設(shè)置有與滑動頭3配合的彈性卡柱4和彈簧5，彈簧5頂持在滑動頭3和杯狀腔體I開口部之間。
[0020]所述杯狀腔體I為金屬腔體；杯狀腔體I外徑與排管9內(nèi)徑之比為0.25-0.5，氣囊2體積與杯狀