專利名稱：噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了 一類新型熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有太陽能熱利用技術(shù)主要有兩大類平板和真空管太陽熱水器。后者用“真空” 來強(qiáng)制抑制散熱，熱效率有所提高，達(dá)58%，這仍然很有限。而且由于真空技術(shù)極復(fù)雜、難度 極大，使成本急劇提高現(xiàn)市場銷售價(jià)已達(dá)5000—6000元/臺(tái)，大多數(shù)人完全無法承受?，F(xiàn)有平板太陽熱水器主要由如下幾部分構(gòu)成外表面涂黑色光譜選擇性涂層的集 熱器水箱(30)、透明面蓋(23)、背面(20)、頂面(22)、底面(21)和兩個(gè)側(cè)面(24)，如圖8左 邊所示。由于透明面蓋(23)散熱損失嚴(yán)重而導(dǎo)致熱效率很低，僅35%左右，后來用“蜂窩” 來強(qiáng)制抑制頂部散熱，效率最高也僅達(dá)50%，此外還有北方冬季因結(jié)冰不能使用等缺陷?？傊?，這兩大類技術(shù)對人類利用太陽能的作用都很有限，在全社會(huì)能源結(jié)構(gòu)中所 占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到1%，微不足道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有太陽能熱利用技術(shù)的上述不足之處，本發(fā)明將其作了一系列根本改 進(jìn)，特別是采用“噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)”、“砂紙?zhí)柲芸諝饧療崞鳌?，并將其與“土磚墻特 殊溫室”和“定溫自動(dòng)多次上放水的動(dòng)態(tài)使用結(jié)構(gòu)”相結(jié)合，等等。最后設(shè)計(jì)出全新的太陽 能動(dòng)態(tài)熱利用系列實(shí)用產(chǎn)品，將平板和真空管一并取代，故屬于原始創(chuàng)新。其有益效果是避 免使用昂貴的金屬材料，從而大幅度降低成本、同時(shí)提高熱效率，特別能大面積產(chǎn)生大量廉 價(jià)太陽能熱水和開水。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，有如下6個(gè)新結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)分別說明 如下特征1 采用“噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換原理”:用噴嘴在熱氣體中噴出散開的霧狀的大量 細(xì)小水滴，然后在熱氣體中自然下落。于是熱氣體在空中將大量細(xì)小水滴加熱，落下來就匯 集成熱水，甚至是開水，因熱氣體的溫度可以超過ioo°c。特征2:采用“噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”如圖1，將噴嘴(1)伸進(jìn)并 位于對流管(2)的上部，對流管(2)的最下端開有出水孔(5)及其開關(guān)，下部側(cè)面開有進(jìn)出 氣口(4)，將進(jìn)出氣口⑷用粗管道(6)與熱氣源連通。對流管(2)和其上的進(jìn)出氣口⑷ 的直徑都較大，便于冷熱氣體自然對流和流進(jìn)流出。熱氣源是各種太陽能熱空氣集熱裝置， 或是能產(chǎn)生熱氣體或熱煙氣的各種熱源、燃燒的火源。噴嘴(1)的后端與對流管(2)外面的自來水管(3)連通，自來水管(3)的另一端依 次連接電磁閥等溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及探頭(18)。探頭(18) 從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部。這樣就構(gòu)成定溫自動(dòng)多次上放 水的動(dòng)態(tài)使用結(jié)構(gòu)。以上就構(gòu)成“噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”，它的工作原理如下來自熱
4氣源的熱氣體一般是熱空氣。熱氣體沿粗管道(6)自動(dòng)上升到對流管(2)的內(nèi)部，其上部 探頭(18)處溫度最高。當(dāng)溫度達(dá)到溫控儀(40)的設(shè)定溫度(如50°C，8(TC，10(rC等)，探 頭(18)立即將信息傳遞給溫控儀(40)并使溫控自動(dòng)開關(guān)(38)打開，自來水從噴嘴在熱空 氣中噴出霧狀水滴，然后在對流管(2)內(nèi)部的熱空氣中自然下落。于是熱空氣在空中將大 量細(xì)小水滴加熱，垂直落下來就在對流管(2)的下部匯集成熱水，甚至是開水，從最下端出 水孔(5)流到儲(chǔ)水箱或用水處。熱空氣的熱量被霧狀水滴吸收后變冷，變冷的空氣自動(dòng)向下流到對流管(2)的內(nèi) 部下部，從進(jìn)出氣口(4)轉(zhuǎn)彎流向熱氣源，被熱氣源加熱后的熱空氣又自動(dòng)上升到對流管 (2)的內(nèi)部上部——冷熱空氣如此不斷自動(dòng)上下自然對流循環(huán)，噴嘴在熱空氣中不斷自 動(dòng)噴出霧狀水滴，就不斷產(chǎn)生熱水或開水。注意熱空氣熱量被霧狀水滴吸收后變冷，若探頭(18)處溫度低于溫控儀(40)的 設(shè)定溫度，于是溫控自動(dòng)開關(guān)(38)關(guān)閉，自來水停止從噴嘴噴出。直到探頭(18)處空氣又 達(dá)到設(shè)定溫度，自來水又才會(huì)自動(dòng)從噴嘴噴出霧狀水滴。同時(shí)控制霧狀水滴的水量和下落 的時(shí)間、距離(對流管(2)的長度)，這樣就能保證產(chǎn)生的熱水達(dá)到預(yù)定溫度。噴嘴向上噴 出霧狀水滴，再自然下落，可增加細(xì)水滴在熱空氣中的運(yùn)動(dòng)距離和時(shí)間，有利于熱空氣在空 中將大量細(xì)小水滴加熱。熱氣源一般是太陽能空氣集熱器或其他熱源產(chǎn)生的熱空氣，也可以是各種燃燒的 火源產(chǎn)生的熱煙氣。特征1、特征2產(chǎn)生的有益效果主要是熱氣和水在空氣中進(jìn)行熱交換，這種熱交 換結(jié)構(gòu)避免了使用大量昂貴的金屬材料，對流管(2)、粗管道(6)等都用塑料等廉價(jià)的非金 屬廉價(jià)材料制成，從而大幅度降低了熱交換器的成本一一包括降低昂貴的金屬加工的成 本，避免了使用昂貴的金屬加工設(shè)備和加工難度，而現(xiàn)有的熱氣和水的熱交換器(如暖氣 片等)都用大量昂貴的金屬材料制成，甚至要用鋁、不銹鋼、銅等等，從而成本很高，加工難 度很大，還要使用昂貴的金屬加工設(shè)備，即加工設(shè)備投資很大。特征3 “加儲(chǔ)水箱的自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”如圖2，在對流管⑵的頂部加儲(chǔ)水箱(7)，自來水管(3)伸進(jìn)儲(chǔ)水箱(7)以便于 加水。儲(chǔ)水箱(7)下部與彎管(8)連通，彎管(8)的另一端連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)并與噴 嘴⑴連通?？刂茖?dǎo)線(41)連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)及探頭(18)，探頭(18) 從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)上部。其余結(jié)構(gòu)與特征2完全相同。其 工作原理也與特征2基本相同，區(qū)別僅在于從噴嘴(1)噴出的水來自儲(chǔ)水箱(7)。有益效果主要是自來水停水時(shí)也可使用，或在沒有自來水的邊遠(yuǎn)農(nóng)村也可使用。特征4 “水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”如圖3，對流管⑵的最下端出水孔(5)與小水泵(9)連通，連通小水泵(9)另一端 的管道(10)從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，與噴嘴⑴連通?？刂茖?dǎo)線(41)連接探頭(18)、 溫控儀(40)及小水泵(9)。探頭(18)仍從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi) 部上部。其余結(jié)構(gòu)與特征2完全相同。它的工作原理如下先在對流管(2)的下部充滿一定數(shù)量的水(必要時(shí)增加儲(chǔ)水 箱以保證水量)，來自熱氣源的熱空氣沿粗管道(6)自動(dòng)上升位于對流管(2)的內(nèi)部，當(dāng)溫 度達(dá)到溫控儀(40)的設(shè)定溫度，探頭(18)立即將信息傳遞給溫控儀(40)和小水泵(9)，于是小水泵(9)自動(dòng)打開，將對流管(2)下部的水沿管道(10)抽到對流管(2)的上部再從噴 嘴在熱空氣中噴出霧狀水滴，然后在對流管(2)內(nèi)部的熱空氣中自然下落加熱，又成為對 流管(2)下部的水，但增加了水溫一一這樣，水在對流管(2)上下部不斷循環(huán)抽上去、噴 出來、落下來，冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之間不斷循環(huán)，則對流管(2)下部的水就 會(huì)逐漸加熱到所需溫度。特征5 “潛水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”如圖4，對流管(2)的內(nèi)部下部充一部分的水，在水底放置潛水泵(11)，其上端出 水孔與管道(10)連通，管道(10)的上端與噴嘴(1)連通。溫控儀(40)置于對流管(2)的 外部，控制導(dǎo)線(41)連接探頭(18)、溫控儀(40)及潛水泵(11)。探頭(18)仍從對流管 (2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部，其余結(jié)構(gòu)與特征2完全相同。它的工作原理與特征4基本相同，區(qū)別僅在于潛水泵(11)、管道(10)都在對流 管(2)的內(nèi)部，從噴嘴噴出的水霧在對流管(2)內(nèi)部上下不斷循環(huán)從對流管(2)的內(nèi)部抽 上去、噴出來、落下來，冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之間不斷循環(huán)，則對流管(2)下部 的水就會(huì)逐漸加熱到所需溫度。特征4和特征5產(chǎn)生的有益效果主要是對流管(2)可以較短，噴嘴可以多次噴出 霧狀水滴，可以多次在熱空氣中被加熱，最后確保加熱到所需水溫。特征6 “噴水霧強(qiáng)迫對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”如圖6右邊部分，其結(jié)構(gòu)和工作 原理與特征2和圖1的區(qū)別僅在于將噴嘴(1)從側(cè)面伸進(jìn)對流管(2)的內(nèi)部上部，在對流 管⑵的內(nèi)部上端安裝一氣泵(12)。氣泵(12)的出氣口可以開口，直接與大氣連通。則從 對流管(2)的內(nèi)部抽上去熱氣就直接排放到大氣中一一這時(shí)對應(yīng)的熱氣源一般是各種燃 燒的火源的煙囪，產(chǎn)生的是有污染的熱煙氣。氣泵(12)的出氣口也可以與另一管道(13)連通，管道(13)又與熱氣源連 通一一圖6左邊部分的熱氣源是一種土磚墻特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置。它的工作原理如下因熱氣源、粗管道(6)、對流管⑵和氣泵(12)、管道(13)形 成環(huán)狀互相連通，并仍然有特征2和圖1所示的自動(dòng)控制系統(tǒng)。于是熱氣源產(chǎn)生的熱氣體 由氣泵(12)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)迫對流循環(huán)從噴嘴在熱氣體中噴出霧狀水滴，還是在對流管(2)的內(nèi) 部垂直落下來并被加熱，在對流管⑵的下部匯集成熱水。而變冷的氣體則由氣泵(12)驅(qū) 動(dòng)從管道(13)流向熱氣源，被加熱后又流到對流管(2)，如此循環(huán)往復(fù)，就不斷產(chǎn)生熱水或
開水。其余結(jié)構(gòu)和工作原理與特征2和圖1基本相同，包括自動(dòng)控制系統(tǒng)-------參看圖
6和下文實(shí)施例5。特征6產(chǎn)生的有益效果主要是由于氣泵(12)的強(qiáng)迫驅(qū)動(dòng)，使冷熱氣體均向一個(gè) 方向運(yùn)動(dòng)，互不逆向運(yùn)動(dòng)，從而使冷熱氣體對流循環(huán)更加順暢；而且對流速度可以人為控 制；對流管(2)和有關(guān)循環(huán)管道的直徑可以小一些，從而節(jié)省管道成本；還可利用各種燃燒 的火源產(chǎn)生的有害的廢熱煙氣，將其熱量回收利用后，又將廢氣直接排放到大氣中。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)圖。圖2是加儲(chǔ)水箱的噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)圖。
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圖3是水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)圖。圖4是潛水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧自然對流動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)圖。圖5是特殊溫室型大面積太陽能自然對流動(dòng)態(tài)熱利用裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。圖6是特殊溫室型太陽能熱空氣集熱強(qiáng)迫對流動(dòng)態(tài)熱利用裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。圖7是平面蓋子型強(qiáng)迫對流噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。圖8是扁長方體型潛水泵自然對流噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。圖9是溫室內(nèi)噴水霧自然對流太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。圖10是圖5、圖6、圖8和圖9所示裝置的正視圖。
具體實(shí)施例方式將以上6個(gè)新結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行不同的有機(jī)組合，還會(huì)產(chǎn)生更多的新結(jié)構(gòu)特征和更多 的有益效果。經(jīng)過仔細(xì)研究和實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明共精選出18個(gè)具體實(shí)施例，現(xiàn)分別說明如下。實(shí)施例1 特殊溫室型大面積太陽能自然對流動(dòng)態(tài)熱利用裝置采用特征3和圖2所述的“加儲(chǔ)水箱的自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”，見 圖5的右邊部分，與其下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)和粗管道(6)連通的熱氣源采用如下結(jié)構(gòu)的 “特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”見圖5的左邊部分溫室的背面(20)垂直放置，底面(21)水平放置，頂面(22)平 行于底面但短于底面(21)，使透明面蓋(23)傾斜放置，則成為一個(gè)特殊的溫室，其側(cè)面為 梯形或三角形。將集熱器(24)傾斜放置于溫室內(nèi)，其上端與溫室背面(20)連接，其下端與 溫室底面(21)連接，其集熱面積為&。在底面(21)上、集熱器(24)下端的前面，留有輔助 面積S2，S2表面鋪上黑色物質(zhì)，或S2表面仍然涂有黑色光譜選擇性涂層。特別是將集熱器(24)用砂紙制作一一就是機(jī)械工廠中用于擦光金屬表面的那 種砂紙?jiān)诒容^結(jié)實(shí)的紙的表面，均勻地粘涂上各種粗細(xì)的砂粒，再將這種砂紙表面涂上黑 色光譜選擇性涂層，其背面都要用支撐硬桿固定。輔助面積S2也可以用砂紙制作，砂紙表面仍然涂上黑色光譜選擇性涂層。其有益效果是這種砂紙能有效的吸收從各個(gè)方向射來的太陽光能量，并轉(zhuǎn)變成熱 能，把砂紙表面附近的空氣加熱，從而使這種砂紙成為很好的太陽能空氣集熱器。而且這種 空氣集熱器非常廉價(jià)，很容易加工制造。再在特殊溫室背面(20)上部開口并與粗管道(6)的一端連通，粗管道(6)的另一 端再與進(jìn)出氣口(4)連通，于是將溫室與對流管(2)連通，見圖5。這樣，圖5就構(gòu)成特殊溫室型自然對流太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置------一種新型的
有輔助面積S2的“特殊溫室太陽能動(dòng)態(tài)空氣介質(zhì)熱水器”，其中左邊部分的特殊溫室就成為 該裝置的熱氣源一一太陽能熱空氣熱氣源。它的工作原理如下太陽光透過特殊溫室的透明面蓋(23)，同時(shí)照射在太陽能砂 紙空氣集熱器(24)和輔助面積S2上，產(chǎn)生的熱空氣上升到特殊溫室的頂部，再從背面(20) 的開口處，進(jìn)入粗管道(6)，再從進(jìn)出氣口(4)轉(zhuǎn)彎自動(dòng)上升到對流管(2)的內(nèi)部上部。達(dá) 到設(shè)定溫度后，探頭(18)立即將信息傳遞給溫控儀(40)并使溫控自動(dòng)開關(guān)(38)打開，儲(chǔ) 水箱(7)中的水從噴嘴(1)在熱空氣中噴出霧狀水滴，然后在對流管(2)內(nèi)部的熱空氣中 自然下落。于是熱空氣在空中將大量細(xì)小水滴加熱，垂直落下來就在對流管(2)的下部匯集成熱水或開水，從最下端出水孔(5)流到用水處——特殊溫室不斷產(chǎn)生熱空氣，噴嘴在 熱空氣中不斷自動(dòng)噴出霧狀水滴，冷熱空氣如此不斷自動(dòng)在特殊溫室內(nèi)和對流管(2)內(nèi)上 下對流循環(huán)，就不斷產(chǎn)生熱水或開水(同時(shí)參看上文特征2描述的工作原理)。上述新結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的有益效果是特殊溫室便于安裝放置在房頂和地面上，不再另 作支架。但更重要的有益效果是特殊溫室可以用如下這種特殊材料和特殊方式制造背面(20)和兩個(gè)側(cè)面都用 極為廉價(jià)的泥土或磚作原材料制造，底面(21)可以就是房頂或地面。透明面蓋(23)可用 透明塑料板或極為廉價(jià)的多層透明塑料薄膜制造，就成為“土磚墻特殊溫室”。其有益效果 是特別廉價(jià)，因磚極為廉價(jià)，泥土只花一點(diǎn)勞務(wù)費(fèi)。另外，底面(21)可以就是地面或房頂， 不再花錢，這些都極大的降底了成本。這樣，從熱氣源到對流管(2)的整個(gè)裝置全是廉價(jià)材料，從而極大的降底了總成 本，它是迄今為止所有太陽能熱利用裝置中成本最低的。還有更重要的意義“土磚墻特殊溫室”容易制造得很長，可長達(dá)數(shù)公里乃至數(shù)十 公里，能實(shí)現(xiàn)大面積產(chǎn)生大量廉價(jià)太陽能熱水和開水。特殊溫室也可用其他材料制作，例如角鋼，苯板，擠塑板等，但成本都很高。實(shí)施例2 也可以用粗管道(6)將“特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”與“自然對 流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征2和圖1，其工作 原理和有益效果也與實(shí)施例1基本相同。區(qū)別僅在于從噴嘴(1)噴出的水直接從自來水 管流來，不再需要經(jīng)過儲(chǔ)水箱(7)。新增加的有益效果是減少了儲(chǔ)水箱(7)的費(fèi)用，進(jìn)一步降低了成本。實(shí)施例3 也可以用粗管道(6)將“特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”與“水泵強(qiáng) 迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征4和圖3，其 工作原理和有益效果也與特征4和實(shí)施例1基本相同。區(qū)別僅在于水泵(9)、管道(10)都 在對流管(2)的外部，從噴嘴噴出的水霧在對流管(2)內(nèi)部落下，從對流管(2)的外部抽上 去，不斷循環(huán)。冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之間不斷循環(huán)，則對流管(2)下部的水就 會(huì)逐漸加熱到所需溫度。實(shí)施例4 也可以用粗管道(6)將“特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”與“潛水泵 強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征5和圖4， 其工作原理和有益效果也與特征4和實(shí)施例1基本相同。區(qū)別僅在于潛水泵(11)、管道 (10都在對流管(2)的內(nèi)部，從噴嘴噴出的水霧在對流管(2)內(nèi)部上下不斷循環(huán)從對流管 (2)的內(nèi)部抽上去、噴出來、落下來，冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之間不斷循環(huán)，則對 流管(2)下部的水就會(huì)逐漸加熱到所需溫度。實(shí)施例3和實(shí)施例4新產(chǎn)生的有益效果主要是對流管(2)可以較短，噴嘴可以多 次噴出霧狀水滴，可以多次在熱空氣中被加熱，最后確保加熱到所需水溫。實(shí)施例5 特殊溫室型太陽能熱空氣集熱強(qiáng)迫對流動(dòng)態(tài)熱利用裝置用粗管道(6)將“特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”與“強(qiáng)迫對流噴水霧動(dòng)態(tài)自 動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”(見圖6右邊部分)下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，在其對流管(2)的內(nèi)部 上端安裝一氣泵(12)，氣泵(12)的出氣口可以開口，直接與大氣連通；也可以與另一管道 (13)連通，管道(13)又與作為熱氣源的“特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置”內(nèi)的下前端出
8氣管(14)連通，祥見特征6和圖6。噴嘴⑴位于對流管⑵的內(nèi)部上端，在氣泵(12)之下緊挨氣泵(12)處。噴嘴 (1)的后端穿出對流管(2)與外面的自來水管(3)連通，自來水管(3)的另一端依次連接 溫控自動(dòng)開關(guān)(38)(如電磁閥等)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及其探頭(18)。探頭(18) 從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部，在氣泵(12)之下緊挨氣泵(12) 處。這樣就構(gòu)成定溫自動(dòng)多次上放水的動(dòng)態(tài)使用結(jié)構(gòu)。其工作原理也與特征6和實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅在于1)如果氣泵(12)的出 氣口 6開口，則從對流管(2)的內(nèi)部抽上去熱氣就直接排放到大氣中一一這時(shí)對應(yīng)的熱氣 源一般是各種燃燒的火源產(chǎn)生的有害的熱煙氣。從噴嘴(1)在熱空氣中噴出的霧狀水滴， 還是在對流管(2)的內(nèi)部垂直落下來并被加熱，在對流管(2)的下部匯集成熱水。2)如果氣泵(12)的出氣口與另一管道(13)連通，并與作為熱氣源的“特殊溫室 太陽能熱空氣集熱裝置”內(nèi)的下前端出氣管(14)連通，則熱氣源產(chǎn)生的熱空氣由氣泵(12) 驅(qū)動(dòng)強(qiáng)迫對流循環(huán)從噴嘴(1)在熱空氣中噴出的霧狀水滴，還是在對流管(2)的內(nèi)部垂直 落下來并被加熱，在對流管(2)的下部匯集成熱水。而變冷的空氣則由氣泵(12)驅(qū)動(dòng)從管 道(13)流向熱氣源，被加熱后又流到對流管(2)，如此循環(huán)往復(fù)，就不斷產(chǎn)生熱水或開水。 祥見特征6和圖6。本實(shí)施例集中了特征6和實(shí)施例1共同的有益效果。實(shí)施例6 采用“強(qiáng)迫對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”(祥見特征6和圖7)，但與 其下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)和粗管道(6)相連通的熱氣源采用如下結(jié)構(gòu)的“平面蓋子型大面 積太陽能熱空氣集熱裝置”見圖7的左邊部分“蓋子”的底面(21)是一種太陽能空氣集熱器，可以就用砂紙 制作，砂紙表面仍然涂上黑色光譜選擇性涂層。“蓋子”的四周是封閉的側(cè)面，用保溫材料 制作?？梢允撬膫€(gè)側(cè)邊，這時(shí)“蓋子”呈長方形。也可以是環(huán)狀的封閉的側(cè)面，這時(shí)“蓋子” 呈園形，或不規(guī)則的園形?！吧w子”的頂面是透明面蓋(23)，頂面上有開口，與粗管道(6)連 通，再與“強(qiáng)迫對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”的對流管(2)的下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)連 通，見圖7的右邊部分。這樣，圖7就構(gòu)成平面蓋子型強(qiáng)迫對流噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置，其工作原 理與特征6和實(shí)施例5基本相同太陽光透過“蓋子”的透明面蓋(23)，照射在底面(21)的 砂紙空氣集熱器上，產(chǎn)生的熱空氣由粗管道(6)轉(zhuǎn)彎上升到對流管(2)的內(nèi)部。達(dá)到設(shè)定 溫度后，探頭(18)立即將信息傳遞給溫控儀(40)并使溫控自動(dòng)開關(guān)(38)打開，自來水從 噴嘴(1)在熱空氣中不斷自動(dòng)噴出霧狀水滴而使熱空氣變冷，冷熱空氣由氣泵(12)驅(qū)動(dòng)， 如此不斷在“蓋子”內(nèi)和對流管(2)內(nèi)上下對流循環(huán)，或?qū)⒆兝涞膹U氣排入大氣中，就不斷 產(chǎn)生熱水或開水(同時(shí)參看上文特征2描述的工作原理)。其有益效果仍然是特別廉價(jià)，因制作“蓋子”的材料都特別廉價(jià)，如砂紙，透明塑料 薄膜，四周用保溫材料制作的側(cè)面僅高十余厘米，等等，總成本明顯的特別低廉。此外，它可以很方便的放在各種平地或斜坡上使用，如荒地荒山坡、沙漠、房頂?shù)却?。它同樣很容易制造得很長，可長達(dá)數(shù)公里乃至數(shù)十公里，同樣很容易實(shí)現(xiàn)大面積 產(chǎn)生大量廉價(jià)太陽能熱水和開水。
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它還集中了特征6和實(shí)施例1、實(shí)施例5共同的有益效果。實(shí)施例7 平面蓋子型自然對流噴水霧大面積太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置仍然采用特征2和圖1所述的“自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”，與其下部 側(cè)面進(jìn)出氣口(4)和粗管道(6)相連通的熱氣源采用實(shí)施例6的“平面蓋子型大面積太陽 能熱空氣集熱裝置”。其工作原理與實(shí)施例1基本相同。新增加的有益效果是冷熱空氣在熱氣源和對流管(2)內(nèi)部自然對流，不需要?dú)?泵(12)驅(qū)動(dòng)，使結(jié)構(gòu)大為簡化。實(shí)施例8 也可以用粗管道(6)將“平面蓋子型大面積太陽能熱空氣集熱裝置”與 “加儲(chǔ)水箱的自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特 征3和圖2，其工作原理和有益效果也與實(shí)施例1、實(shí)施例7基本相同。區(qū)別僅在于從噴嘴
(1)噴出的水來自儲(chǔ)水箱⑵。新增加的有益效果是自來水停水時(shí)也可使用，或在沒有自來水的邊遠(yuǎn)農(nóng)村也可 使用。實(shí)施例9 也可以用粗管道(6)將“平面蓋子型大面積太陽能熱空氣集熱裝置”與 “水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征4和 圖3，其工作原理和有益效果也與特征4和實(shí)施例1、實(shí)施例3基本相同。實(shí)施例10 也可以用粗管道(6)將“平面蓋子型大面積太陽能熱空氣集熱裝置”與 “潛水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征5 和圖4，其工作原理和有益效果也與特征5和實(shí)施例1、實(shí)施例4基本相同。區(qū)別僅在于潛 水泵(11)、管道(10)都在對流管(2)的內(nèi)部，從噴嘴噴出的水霧在對流管(2)內(nèi)部上下不 斷循環(huán)從對流管(2)的內(nèi)部抽上去、噴出來、落下來，冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之 間不斷循環(huán)，則對流管(2)下部的水就會(huì)逐漸加熱到所需溫度。實(shí)施例9和實(shí)施例10新產(chǎn)生的有益效果主要是對流管(2)可以較短，噴嘴可以 多次噴出霧狀水滴，可以多次在熱空氣中被加熱，最后確保加熱到所需水溫。實(shí)施例11 扁長方體型噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置采用特征5和圖4所述的“潛水泵強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”，見圖8 的右邊部分。但與其下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)和粗管道(6)相連通的熱氣源采用如下結(jié)構(gòu)的 “扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”，它主要由如下幾部分構(gòu)成(見圖8的左邊部分)扁 長方體的上表面是透明面蓋(23)，它可用透明板或多層透明薄膜制作。其背面(20)、頂面 (22)、底面(21)和兩個(gè)側(cè)面均由保溫材料制作。背面(20)的內(nèi)表面是太陽能熱空氣集熱 器，可以由砂紙制作，外表面涂有黑色光譜選擇性涂層。頂面(22)上有開口，與粗管道(6) 連通，這樣就構(gòu)成扁長方體型噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置。其工作原理也與特征5、圖4和實(shí)施例1基本相同，區(qū)別僅在于潛水泵(11)、管道 (10都在對流管(2)的內(nèi)部，從噴嘴噴出的水霧在對流管(2)內(nèi)部上下不斷循環(huán)從對流管
(2)的內(nèi)部抽上去、噴出來、落下來，冷熱空氣也在熱氣源和對流管(2)之間不斷循環(huán)，則對 流管(2)下部的水就會(huì)逐漸加熱到所需溫度。新產(chǎn)生的有益效果主要是1)對流管(2)可以較短，噴嘴可以多次噴出霧狀水滴， 可以多次在熱空氣中被加熱，最后確保加熱到所需水溫；2) “扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”可以與水平面成任意傾角放置，也可以面向正南方或任意方向放置。這樣，就容易安裝在建筑物的墻壁上，實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體 化。例如，可以在窗戶內(nèi)外的墻壁上安裝該裝置支架在窗外與墻壁連接，扁長方體型 太陽能熱空氣集熱裝置下端與支架連接，上端與墻壁相連，有一定傾斜角。而特征2和圖1 所述的“自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)，，及其自動(dòng)控制儀表情則安裝在室內(nèi)，粗管道 (6)的下端與頂面(22)上的開口連接，上端穿過墻壁窗戶與“自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱 交換結(jié)構(gòu)”的下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)連通。其余結(jié)構(gòu)與特征2和實(shí)施例1完全相同。實(shí)施例12 用粗管道(6)將“扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”與“加儲(chǔ)水箱的 自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征3和圖2，
其工作原理和有益效果與實(shí)施例11基本相同。區(qū)別只是從噴嘴(1)噴出的水來自儲(chǔ)水箱 ⑵。新增加的有益效果是自來水停水時(shí)也可使用，或在沒有自來水的邊遠(yuǎn)農(nóng)村也可 使用。實(shí)施例13 也可以用粗管道(6)將“扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”與“水泵 強(qiáng)迫循環(huán)噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通，祥見特征4和圖3， 其工作原理和有益效果也與特征4和實(shí)施例11基本相同。新產(chǎn)生的有益效果是對流管 (2)可以較短，噴嘴可以多次噴出霧狀水滴、多次在熱空氣中被加熱，最后確保加熱到所需 水溫。實(shí)施例14 用粗管道(6)將“自然對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面的 進(jìn)出氣口(4)與“扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”連通，祥見特征2和圖1，其工作原理 和有益效果也與實(shí)施例11基本相同。區(qū)別僅在于從噴嘴(1)噴出的水直接從自來水管流 入。新增加的有益效果是不需要水泵和儲(chǔ)水箱，從而簡化了結(jié)構(gòu)和降低了成本。實(shí)施例15 用粗管道(6)將“扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”或能產(chǎn)生熱氣體 的各種熱源、燃燒的火源，與“強(qiáng)迫對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4) 連通，氣泵(12)的出氣口可以開口 ；也可與管道(13)連通，該管道又與作為熱氣源的“扁 長方體型太陽能熱空氣集熱裝置”連通，或與能產(chǎn)生熱氣體的各種熱源、燃燒的火源連通。其工作原理與特征6和實(shí)施例5基本相同，但它集中了二者共同的有益效果。實(shí)施例16 溫室內(nèi)噴水霧太陽能動(dòng)態(tài)熱利用裝置將圖1 圖6所示的各種“噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”，置于特殊溫室內(nèi)部，并 作如下改變，祥見圖9 對流管(2)變成扁長方體形，正面是透明板(27)，背面、頂面緊貼于 溫室的背面、頂面，下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)已變成長條形口子，直接與溫室的空氣集熱器 (24)連通，最下端的出水孔(5)通過管道穿過溫室的背面通到儲(chǔ)水箱或用水處。噴嘴(1)的后端管道穿過溫室的背面與外面的自來水管(3)連通，自來水管(3) 的另一端依次連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)(如電磁閥等)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及其探 頭(18)。探頭(18)從溫室的頂面伸進(jìn)去，位于已變成扁長方體形的對流管⑵的內(nèi)部上 部。這樣仍就構(gòu)成定溫自動(dòng)多次上放水的動(dòng)態(tài)使用結(jié)構(gòu)。圖9是該裝置的側(cè)面剖面圖，其正視圖見圖10，其中可直觀的看出變成扁長方體 形的對流管(2)和已變成長條形口子的進(jìn)出氣口(4)。圖5、圖6、圖8的正視圖也如圖10。
其工作原理和有益效果也與實(shí)施例1基本相同。新增加的有益效果是由于各種“噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)”都在溫室內(nèi)，從而 大大筒化了結(jié)構(gòu)，降低了成本；太陽光透過透明板(27)直接照射在噴出的水霧上，增加了 熱量來源，從而增加了有用熱水產(chǎn)量。
權(quán)利要求
一種噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)中有熱氣源，熱氣源是能產(chǎn)生熱氣體的各種熱源、燃燒的火源，或是各種太陽能熱空氣集熱裝置，其特征是[1]熱氣源與粗管道(6)的一端連通，粗管道(6)的另一端與噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的對流管(2)的下部側(cè)面的進(jìn)出氣口(4)連通；[2]噴嘴(1)伸進(jìn)并位于對流管(2)的上部，對流管(2)的最下端有出水孔(5)及其開關(guān)；[3]噴嘴(1)的后端與對流管(2)外面的自來水管(3)連通，自來水管(3)的另一端依次連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及其探頭(18)，探頭(18)從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其特征是對流管 (2)同時(shí)存在如下不同的結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施例中可任選其中一種結(jié)構(gòu)[1]對流管(2)的頂部，有儲(chǔ)水箱(7)，自來水管(3)伸進(jìn)儲(chǔ)水箱(7)，儲(chǔ)水箱(7)下部 與彎管(8)連通，彎管(8)的另一端依次連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、噴嘴(1)，控制導(dǎo)線(41) 連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)及其探頭(18)，探頭(18)從對流管(2)的上部伸進(jìn) 去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部；[2]對流管(2)的最下端出水孔(5)與小水泵(9)連通，連通小水泵(9)另一端的管道 (10)從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，與噴嘴⑴連通，控制導(dǎo)線(41)連接探頭(18)、溫控儀 (40)及小水泵(9)，探頭(18)從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部；[3]對流管(2)的內(nèi)部下部連接潛水泵(11)，其上端出水孔與管道(10)連通，管道 (10)的上端與噴嘴⑴連通，控制導(dǎo)線(41)連接探頭(18)、潛水泵(11)及對流管(2)外 部的溫控儀(40)，探頭(18)從對流管(2)的上部伸進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其特征是 粗管道(6)的一端與熱氣源的上部開口連通，另一端與強(qiáng)迫對流噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)的對流管(2)的下部側(cè)面進(jìn)出氣口(4)連通，對流管(2)的內(nèi)部上端安裝一氣泵 (12)，氣泵(12)的出氣口開口，直接與大氣連通；或氣泵(12)的出氣口與另一管道(13)連 通，管道(13)又與熱氣源的下端氣管連通；噴嘴(1)位于對流管(2)的內(nèi)部上端，在氣泵(12)之下緊挨氣泵(12)處，噴嘴(1)的 后端穿出對流管(2)與外面的自來水管(3)連通，自來水管(3)的另一端依次連接溫控自 動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及其探頭(18)，探頭(18)從對流管(2)的上部伸 進(jìn)去，位于對流管(2)的內(nèi)部上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其特征是熱氣源 同時(shí)存在如下不同的結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施例中可任選其中一種結(jié)構(gòu)[1]熱氣源是能產(chǎn)生熱氣體的各種熱源或燃燒的火源；[2]熱氣源是能產(chǎn)生熱煙氣的各種燃燒的火源的煙囪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其特征是熱氣源 同時(shí)存在如下不同的結(jié)構(gòu)，具體實(shí)施例中可任選其中一種結(jié)構(gòu)[1]熱氣源是各種太陽能熱空氣集熱裝置；[2]熱氣源是如下結(jié)構(gòu)的特殊溫室太陽能熱空氣集熱裝置溫室的背面(20)垂直，底 面(21)水平，頂面(22)平行于底面但短于底面(21)，透明面蓋(23)傾斜，其側(cè)面為梯形或三角形；背面(20)上部開口與粗管道(6)連通，粗管道(6)與進(jìn)出氣口⑷連通；集熱器(24)于溫室內(nèi)傾斜，其上端與溫室背面(20)連接，其下端與溫室底面(21)連 接，其集熱面積為S1 ；集熱器(24)用砂紙制作，砂紙表面涂黑色光譜選擇性涂層，其背面用 支撐硬桿固定；在底面(21)上、集熱器(24)下端的前面，有輔助面積S2，S2表面鋪上黑色物質(zhì)，或S2 用砂紙制作，砂紙表面涂黑色光譜選擇性涂層；特殊溫室的背面(20)和兩個(gè)側(cè)面的原材料都是泥土或磚，底面(21)是房頂或地面，透 明面蓋(23)的原材料是透明塑料板或多層透明塑料薄膜；[3]熱氣源是如下結(jié)構(gòu)的平面蓋子型太陽能熱空氣集熱裝置四周是封閉的側(cè)面；底 面(21)是太陽能空氣集熱器，或用砂紙制作，砂紙表面涂黑色光譜選擇性涂層；頂面是透 明面蓋(23)，頂面上有開口，與粗管道(6)連通，再與進(jìn)出氣口(4)連通；[4]熱氣源是如下結(jié)構(gòu)的扁長方體型太陽能熱空氣集熱裝置其上表面是透明面蓋 (23)，其原材料是透明板或多層透明薄膜，背面(20)、頂面(22)、底面(21)和兩個(gè)側(cè)面，其 原材料是保溫材料；背面(20)的內(nèi)表面是太陽能熱空氣集熱器，或由砂紙制作，外表面涂 黑色光譜選擇性涂層；頂面(22)上有開口，與粗管道(6)連通，再與進(jìn)出氣口(4)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，其特征是對流管 (2)變成扁長方體形，位于特殊溫室內(nèi)部，正面是透明板(27)，背面、頂面緊貼于溫室的背 面、頂面，下部側(cè)面開的進(jìn)出氣口(4)，變成長條形口子，直接與溫室的空氣集熱器(24)連 通，最下端開有出水孔(5)及其開關(guān)，連接管道穿過溫室的背面通到儲(chǔ)水箱或用水處；噴嘴(1)的后端管道穿過溫室的背面與外面的自來水管(3)連通，自來水管(3)的另 一端依次連接溫控自動(dòng)開關(guān)(38)、溫控儀(40)、控制導(dǎo)線(41)及其探頭(18)，探頭(18)從 溫室的頂面伸進(jìn)去，位于已變成扁長方體形的對流管(2)的內(nèi)部上部。
全文摘要
一種噴水霧動(dòng)態(tài)熱交換結(jié)構(gòu)及其熱利用產(chǎn)品，為降低其成本、提高開熱水產(chǎn)量，提出噴水霧動(dòng)態(tài)自動(dòng)熱交換結(jié)構(gòu)用各種熱源、火源和太陽能熱空氣集熱器等多種熱氣源與對流管(2)連通，使對流管(2)內(nèi)的冷氣體變熱。噴嘴(1)在對流管(2)內(nèi)的熱氣體中噴出大量霧狀細(xì)小水滴，在自然下落中被加熱，落到底部匯集成開熱水。該結(jié)構(gòu)取代了昂貴的金屬熱交換器，故大幅度降低了總成本和加工難度。該裝置有自然對流-循環(huán)、氣泵-水泵強(qiáng)迫對流-循環(huán)、砂紙?zhí)柲芸諝饧療崞鞯榷喾N新結(jié)構(gòu)，將平板和真空管太陽能集熱器一并取代，故屬于原始創(chuàng)新。最后設(shè)計(jì)出全自動(dòng)系列實(shí)用新產(chǎn)品，能大面積產(chǎn)生大量廉價(jià)熱水和開水。
文檔編號F28D3/00GK101922808SQ201010281000
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者王海昆 申請人:王海昆