[實(shí)用新型]一種中溫太陽能換熱管內(nèi)的擾流裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821353301.2
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN209399596U
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李金標(biāo);孫守建;馮壘
• 申請（專利權(quán)）人: 桑普能源科技有限公司
• 主分類號(hào): F24S80/00
• 分類號(hào): F24S80/00
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本實(shí)用新型涉及一種中溫太陽能換熱管內(nèi)的擾流裝置，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。由換熱腔體(1)、支架(2)、扇輪(3)、固定軸(4)、墊圈(5)和開口銷(6)組成。扇輪(3)在介質(zhì)流動(dòng)作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，增加了流動(dòng)換熱介質(zhì)(水、防凍液、導(dǎo)熱油或者空氣)在換熱腔體(1)內(nèi)的擾動(dòng)，提高換熱效率。因其另部件少、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，本裝置不僅可加裝在小型中溫槽式太陽能換熱管內(nèi)，也適于在其它行業(yè)領(lǐng)域的熱交換技術(shù)產(chǎn)品中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種中溫太陽能換熱管內(nèi)的擾流裝置，屬于太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

太陽能是清潔能源也是可再生能源，增強(qiáng)清潔能源和可再生能源技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，是降低常規(guī)能源消耗、減少污染排放的有效途徑之一。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在國外早已經(jīng)試行規(guī)模化和商業(yè)化運(yùn)作，近年來我國也在太陽能熱發(fā)電技術(shù)方面有了較大的進(jìn)步。太陽能高溫(工作溫度在250℃以上)熱發(fā)電技術(shù)具有廣闊的前景，同時(shí)，由于工作溫度為100℃～250℃之間的太陽能中溫?zé)崂眉夹g(shù)，其在工業(yè)加熱、海水淡化、空調(diào)供熱制冷等行業(yè)和領(lǐng)域中，有著巨大的應(yīng)用空間和市場潛力，也日益得到業(yè)內(nèi)研究者和企業(yè)的重視。小型中溫槽式太陽能集熱技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)水平也在不斷提高與完善中。太陽能集熱器是槽式太陽能聚焦集熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和完成吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為熱能的關(guān)鍵部件，目前的聚焦槽式太陽能集熱系統(tǒng)中，所使用的真空集熱管用于吸熱集熱和換熱的金屬管均為內(nèi)外壁光滑的不銹鋼管，該光滑不銹鋼管也被稱為金屬集熱管、吸熱管、換熱管等。在本實(shí)用新型中統(tǒng)稱為換熱管。現(xiàn)有換熱管的管內(nèi)均沒有采取強(qiáng)化換熱的技術(shù)措施。相比常規(guī)換熱器中吸熱管均勻受熱的特點(diǎn)而言，換熱介質(zhì)在換熱管內(nèi)的流動(dòng)換熱不充分，受換熱管外表面陽光聚焦和未被聚焦兩部分存在巨大溫差的影響，其所對(duì)應(yīng)的換熱管內(nèi)壁表面也必然存在相近的巨大溫差，使得換熱管內(nèi)流動(dòng)換熱介質(zhì)易形成較大的溫度梯度，易引發(fā)換熱管材及其外表面上的吸熱涂層的局部過熱，進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度的降低和抗腐蝕與吸收性能的下降、換熱介質(zhì)導(dǎo)熱油的結(jié)焦等問題；換熱管內(nèi)溫度梯度大，還易引發(fā)換熱管的彎曲變形等。增加和實(shí)施上述換熱管腔體內(nèi)強(qiáng)化換熱的技術(shù)方案，是改進(jìn)和完善原有技術(shù)缺陷的重點(diǎn)之一。比較可行的改進(jìn)方式，是在不改變現(xiàn)有換熱管外形結(jié)構(gòu)特征的前提下，在換熱管內(nèi)腔中附加強(qiáng)化換熱裝置。中國發(fā)明專利CN101363664公布了一種單側(cè)多縱向渦強(qiáng)化換熱的聚焦槽式太陽能吸熱器，在接收聚光熱流一側(cè)的金屬吸熱管的內(nèi)管壁設(shè)置向管內(nèi)凸起或凹進(jìn)的不連續(xù)多縱窩發(fā)生器，強(qiáng)化管內(nèi)換熱。但是該措施對(duì)于提高真空集熱管的整體抗彎強(qiáng)度沒有作用，特別是凹進(jìn)去的多縱窩結(jié)構(gòu)，甚至?xí)档驼婵占療峁艿目箯澬阅堋Ｖ袊l(fā)明專利CN105115175A公布了一種內(nèi)插管對(duì)流型高效低熱損太陽能熱水器。內(nèi)插管在全玻璃真空管內(nèi)形成內(nèi)進(jìn)外出的流動(dòng)通道，換熱流體從內(nèi)插管流入全玻璃真空集熱管，參與換熱。其結(jié)構(gòu)、功能及工作溫度和應(yīng)用場合與本實(shí)用新型不同。中國發(fā)明專利CN102425867A提出一種帶有單側(cè)內(nèi)翅片的槽式太陽能真空集熱管，在金屬吸熱管吸收聚焦太陽能一側(cè)的內(nèi)表面設(shè)置內(nèi)翅片，內(nèi)翅片與金屬管集成為一體，通過內(nèi)翅片的肋片效應(yīng)，借此實(shí)現(xiàn)增大換熱面積，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱的效果。同時(shí)內(nèi)翅片還可以提高集熱管的抗彎強(qiáng)度。但是制造具有內(nèi)翅片的無縫鋼管需要特殊的金屬管加工工藝，難度較大、不易實(shí)施。CN 108266909 A公布的一種高效太陽能熱水器的清洗方法，其中的擾流片或擾流片組條均通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承連接在其固定軸上，且擾流片上帶有凹槽和可伸縮的刷毛，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，刷毛伸縮難以控制，而且也只適于在普通家用的低溫(工作溫度在100℃以下)太陽能全玻璃集熱管中考慮應(yīng)用，不適于在小型中溫(工作溫度為100℃～250℃)槽式太陽能集熱器集熱管中應(yīng)用。與本實(shí)用新型的應(yīng)用場合不同。另外，按其圖3所述擾流片的寬度從其所述的固定端到所述活動(dòng)端的的方向上逐漸變大，所述擾流片8包括固定在所述轉(zhuǎn)軸軸承的固定端以及遠(yuǎn)離所述固定端的活動(dòng)端，最終活動(dòng)端的寬度A₂和固定端的寬度A₁滿足A₂＝2A₁，并設(shè)有多個(gè)擾流扇片，該專利技術(shù)方案所形成對(duì)介質(zhì)的流動(dòng)阻力過大，并嚴(yán)重影響介質(zhì)的流速。所以其擾流片除了在使用場合與本實(shí)用新型不同外，在形狀、結(jié)構(gòu)、數(shù)量、功能和作用上，以及盡可能減少對(duì)介質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)路線上，也與本實(shí)用新型的扇輪及擾流扇葉片、擾流單元及一體化組合部件等均有所不同，且其存在多個(gè)明顯的不足之處。中溫槽式太陽能集熱系統(tǒng)的換熱管內(nèi)強(qiáng)化換熱方式還有進(jìn)一步優(yōu)化的余地，為進(jìn)一步提高換熱效率，減少技術(shù)方案實(shí)施難度和制造成本，應(yīng)該在上述專利基礎(chǔ)上對(duì)換熱管內(nèi)強(qiáng)化換熱的擾流裝置進(jìn)行優(yōu)化。