[發明專利]一種漸縮漸擴噴管式熱管太陽能熱水器

有效

• 申請號: 201610938764.4
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106288452B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 姚萬祥;盛景四;張春曉;張偉;李憲莉
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: F24J2/32
• 分類號: F24J2/32;F24J2/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能熱水器設備技術領域，尤其是一種漸縮漸擴噴管式熱管太陽能熱水器。

背景技術

太陽能熱水器是將太陽光能轉化為加熱的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。真空管式太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成，把太陽能轉成主要依靠集熱管，真空集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生微循環而得到所需熱水。

真空管式太陽能熱水器是由若干根真空管組成，管子之間存在著空隙，被太陽光照射時，有一部分太陽能沒有被集熱器所接收，太陽能利用率不高。

真空管式太陽能熱水器為保證減少熱量的流失，外層套有真空玻璃管，真空玻璃管價格昂貴且易碎，故在運輸和安裝時都要加倍小心。由于是玻璃材質，集熱器儲水箱與集熱管采用橡塑性連接，因此，不可承受來自自來水和循環水泵的太大壓力。

平板式太陽能熱水器雖然安裝方便，但管道口徑小，阻力大，且大多采用鋁合金管，在水質無法保證的情況下，極易腐蝕；采用銅管的，不僅價格昂貴，而且在高溫(指60℃以上的熱水中)下，極易產生水垢還會產生銅銹。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種結構簡單，設計巧妙，性能穩定，熱效率高，壽命長且價格便宜的漸縮漸擴噴管式熱管太陽能熱水器。

本發明的技術方案是：一種漸縮漸擴噴管式熱管太陽能熱水器，包括太陽能水箱5、支架6和集熱器13，所述太陽能水箱5下部連接集熱器13，所述集熱器13由集熱管1、敞口保溫箱7、玻璃蓋板8、吸熱板9、相變蓄熱層10和保溫層11組成，所述敞口保溫箱7內部橫向排布多根集熱管1；

所述集熱管1由一根大熱管2和七根振蕩熱管3組成，所述大熱管2的上端與太陽能水箱5連接并套有橡膠密封圈，所述大熱管2的下端插入敞口保溫箱7的固定座12的插孔中固定，并套有橡膠密封圈，所述大熱管2壁面均勻地插入七根振蕩熱管3，所述振蕩熱管3為環狀結構，七根所述振蕩熱管3圍繞大熱管2呈圓周排布，相鄰兩根所述振蕩熱管3之間的角度α為30°；

所述敞口保溫箱7外面覆蓋了一塊玻璃蓋板8，涂以玻璃膠并使用防漏水結構將玻璃蓋板8進行固定；

所述吸熱板9表面有橫向排布凹槽，所述凹槽呈四分之一圓柱狀，所述凹槽的曲率半徑與集熱管1的大熱管2外半徑相等，所述大熱管2的外壁面與吸熱板9表面的凹槽14無縫貼合。

進一步的，位于所述大熱管2內部的振蕩熱管3裝有漸縮漸擴噴管4(亦稱作拉瓦爾噴管)，所述漸縮漸擴噴管4的形狀呈沙漏狀，內徑由大變小向中間收縮至一個窄喉，窄喉之后又由小變大向外擴張。

進一步的，所述振蕩熱管3內部裝有充液率為40％～60％的工作介質，所述工作介質可采用如下工質：純水、正丁醇-水溶液、Al2O3-水溶液、質量分數為5％的Cu-水溶液、乙醇和銀-乙醇納米混合溶液等。

進一步的，所述大熱管2和振蕩熱管3均采用不銹鋼材質。

進一步的，所述大熱管2的內表面涂布一層氧化層，減少不銹鋼和水的反應。

進一步的，所述玻璃蓋板8為雙層中空玻璃。

進一步的，所述敞口保溫箱7內壁覆蓋了一層保溫層11，所述保溫層11為聚氨酯保溫材料，所述保溫層11上還覆蓋一層相變蓄熱層10，所述相變蓄熱層10上覆蓋了一層吸熱板9。

進一步的，所述集熱管1和吸熱板9表面涂有太陽能光譜選擇性吸收涂料。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明采用了振蕩熱管代替真空集熱管與大熱管結合，而振蕩熱管的熱阻遠遠小于真空管，并且吸熱效果明顯，承壓效果好，振蕩熱管的成本低，結構簡單易實現。與常規熱管不同的是，振蕩熱管內部無需吸液芯材料，因而具有結構簡單，制造容易，成本低廉的優點，尤為可貴的是，對其結構和設計參數進行優化后，其運行性能基本不受重力作用的影響。因此能在重力場倒置、微重力場或者重力場變化等環境下運行。本發明啟動快、靈敏度高、傳熱速度快、工作范圍大、熱損失明顯減少，不存在結垢、空氣腐蝕等問題。

(2)本發明采用的中空玻璃蓋板具有防導熱、防對流換熱和防長波輻射的優點，熱管單向傳熱的特性使熱量不會向重力相反方向傳遞，在陰天或多雨的天氣，能極大地抑制太陽能熱水器的熱損失。