專利名稱：分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于底端封閉型太陽能全玻璃真空集熱管的上集管，尤其是涉及一種在分體式太陽能熱水器場合通過穩(wěn)定對流傳熱過程中流體的流向或增加流體的自然對流流速來增強(qiáng)集熱管傳熱效率的一種上集管。
背景技術(shù)：
家庭用座式太陽能熱水器的相關(guān)技術(shù)已很成熟，但它受到房屋建筑結(jié)構(gòu)等因素制約而限制其進(jìn)一步發(fā)展；另方面，家用分體懸掛式太陽能熱水器的市場占有率遠(yuǎn)不及座式熱水器，它有不少技術(shù)問題未解決而難以推廣。早期的分體懸掛式熱水器采用底端封閉型真空集熱管，它需要用泵來維持強(qiáng)迫對流傳熱。隨后，采用相變式“熱管型”集熱管，它的成本比常用的“水管型”集熱管要高許多。自本世紀(jì)初，CN2367976Y公開了一種“貫通式全玻璃真空太陽能集熱管”以后，相繼有CN2381964Y、CN2381967Y、CN2385281Y、CN2399675Y、CN2407289Y等“貫通式”集熱管問世。貫通式集熱管用于分體懸掛式熱水器，會有較好效果，但缺點(diǎn)是即使結(jié)構(gòu)很合理的貫通式集熱管，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜致使制造工藝線路長、廢品率高、成本高，而且難以長期維持高真空度。
底端封閉型全玻璃(水管式)集熱管在我國已大量采用、成本低、能長期維持高真空度，但至今未見它安裝在自然對流傳熱分體懸掛式熱水器上的成功商品。本實(shí)用新型公開了一種具有分隔室的集熱管的上集管，當(dāng)把一定數(shù)量底端封閉型全玻璃集熱管插進(jìn)一根具有分隔室的上集管后，其結(jié)果是進(jìn)入各集熱管的冷水及離開各集熱管的熱水，在無需外加動力的情況下，能夠在上集管的兩個(gè)分隔室中各行其道、互不干擾。各集熱管與一根上集管組成一個(gè)完整的集熱管系統(tǒng)，集熱管系統(tǒng)的質(zhì)量總和不算大，可安裝成懸掛式結(jié)構(gòu)，最終可組成分體懸掛式太陽能熱水器。
實(shí)用新型內(nèi)容分體懸掛式熱水器通常由儲水箱，以及由一定數(shù)量集熱管組成的懸掛式集熱管系統(tǒng)兩個(gè)部分。集熱管暴曬于陽光中，儲水箱處于陰蔽處，相互另有管道聯(lián)接成為分體式結(jié)構(gòu)。集熱管可按垂直直立式插入上集管、亦可稍具傾斜插入上集管。每一根集熱管管腔內(nèi)的水，相對于陽光照射方向的“前半側(cè)”(前面的半個(gè)圓柱體)的水，接受陽光直射溫度較高；而“后半側(cè)”(后面的半個(gè)圓柱體)的水，接受反射陽光溫度較低。低溫水的密度比高溫水要大，所以低溫水經(jīng)集熱管管口后面的半圓口流入集熱管，并沿“后半側(cè)”的管壁下降至集熱管管腔底部；高溫水自集熱管管腔底部沿“前半側(cè)”的管壁上升，最后經(jīng)集熱管管口前面的半圓口流出集熱管。這就是底端封閉型(水管式)太陽能集熱管管腔中對流傳熱的概況(詳細(xì)分析可參見ZL02247921.X)。在理想的穩(wěn)流條件下，集熱管管腔“前半側(cè)”的熱水與“后半側(cè)”冷水之間有一薄層水處于靜止?fàn)顟B(tài)，本文把它稱為“中性層水”，它恰處于集熱管管腔的中央平面。
分體懸掛式熱水器的分隔室型上集管可按水平放置，亦可稍微傾斜放置，即上集管軸線與水平面夾角在0°至20°之間(所附各圖按0°設(shè)置)。每根上集管(圖例中序號2)的下部管壁沿軸線平行方向開設(shè)一排等距等徑圓孔，每個(gè)圓孔恰好能插入一根底端封閉的全玻璃太陽能集熱管(圖例中序號1)，集熱管軸線與水平面夾角為α(


圖1)，α在65°至90°之間。
本實(shí)用新型特征是，沿上集管軸向在管腔內(nèi)安裝一隔板式阻隔物，一般選用平板，如本文各圖中序號(3)所示(亦可是復(fù)雜曲面板)，阻隔物(3)把上集管管腔阻隔后形成前、后兩個(gè)半圓柱體分隔室c室與d室(參見
圖1至圖4)；每個(gè)分隔室端部各有一管口，順次為a與b。當(dāng)阻隔物(3)采用平板，則該平板的中間層平面的延伸面恰與各集熱管的“中性層水”相重合(
圖1)。從幾何位置看，阻隔物(3)平板平面是通過上集管軸線、并把上集管下部管壁沿軸線平行方向開設(shè)一排等徑圓孔的空洞面積均分之。上集管管腔前部的半圓柱體分隔室c室與各集熱管管腔“前半側(cè)”的熱水連通；上集管管腔后部的半圓柱體分隔室d室與各集熱管管腔“后半側(cè)”的冷水連通。這樣，上集管前部分隔室c室的管口a就成為各集熱管“前半側(cè)”熱水的總出口，上集管后部分隔室d室的管口b就成為各集熱管“后半側(cè)”冷水的總進(jìn)口。為減少c室的熱水與d室的冷水之間的熱傳導(dǎo)，阻隔物(3)選用絕熱性能較好的工程塑料。上集管可選用不銹鋼，或選用有防蝕涂層的碳鋼，或選用工程塑料。
為使各集熱管管腔“前半側(cè)”熱水更有序流入c室，以及使d室的冷水更有序流入各集熱管管腔的“后半側(cè)”，阻隔物(3)在各集熱管插入口空洞處可以按承插連接方式聯(lián)接一塊導(dǎo)流板(4)，每塊導(dǎo)流板(4)的幾何位置恰好與各集熱管管腔中的“中性層水”相重合(
圖1、圖5)。導(dǎo)流板(4)的寬度比集熱管管腔內(nèi)徑要小0.5mm至1mm，其長度為100mm至1200mm，其材質(zhì)為工程塑料或不銹鋼。
附圖的圖面說明。
圖1為本實(shí)用新型(即“分隔室型上集管”，下同)與一支集熱管相連接的橫向斷面示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的軸向斷面示意圖，即
圖1中的V-V剖視圖。
圖3、圖4為本實(shí)用新型橫向斷面示意圖，順次為圖2中的W-W剖視圖、X-X剖視圖。
圖5為本實(shí)用新型的軸向斷面示意圖，即圖2中的Y-Y剖試圖。
圖6為本實(shí)用新型的軸向斷面示意圖，即
圖1中的Z-Z剖視圖。
各圖中序號、符號說明。
1-太陽能全玻璃真空集熱管(是本實(shí)用新型的相關(guān)的其他部分，不是上集管本身，故用虛線表示)。
2-各集熱管的上集管3-上集管中分隔室的隔板式阻隔物(本圖例為平板)4-上集管各集熱管插入口處的導(dǎo)熱薄板a-上集管的熱水出口b-上集管的冷水進(jìn)口c-上集管前部的分隔室(熱水室)d-上集管后部的分隔室(冷水室)α-安裝后各集熱管軸線與水平面的夾角本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型公開的“分隔室型上集管”，使底端封閉的全玻璃真空集熱管能有效地應(yīng)用于分體式、自然對流傳熱型懸掛式太陽能熱水器，該上集管結(jié)構(gòu)簡單、成本低，所以投資少、風(fēng)險(xiǎn)小。當(dāng)本實(shí)用新型的分隔室型上集管的兩個(gè)管道接口分別用導(dǎo)管與保溫儲水箱相連通(保溫儲水箱安裝在室內(nèi)、墻內(nèi)或玻璃窗的內(nèi)側(cè))，上集管與各集熱管組成的集熱管系統(tǒng)，由于其質(zhì)量總和不算大，可安裝成懸掛式結(jié)構(gòu)，最終可組成分體懸掛式太陽能熱水器。
權(quán)利要求1.一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，集熱管的上集管水平放置，其下部管壁沿軸線平行方向開設(shè)一排等距等徑圓孔，各圓孔中插入一根底端封閉的全玻璃太陽能集熱管，其特征在于，在上集管管腔內(nèi)沿著上集管軸線安裝一塊隔板式阻隔物(3)，把上集管的圓柱體形管腔分割成前、后兩個(gè)半圓柱體形分隔室(c、d)，上集管按水平或與水平面成夾角傾斜放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)外表面的幾何學(xué)外形是平面的一部分，或者是復(fù)雜曲面的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)的材質(zhì)是不銹鋼，或是工程塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)在上集管下部管壁沿軸線平行方向開設(shè)的一排等距等徑圓孔的圓形空洞部分，把每個(gè)圓形空洞部分分割成前、后兩個(gè)半圓形部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)在上集管管腔的幾何位置是，阻隔物(3)平板平面通過上集管軸線、并把上集管下部管壁沿軸線平行方向開設(shè)一排等距等徑圓孔的空洞面積都均分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)在各個(gè)等徑圓孔的圓形空洞部分用承插式連接方式安裝一塊平板式導(dǎo)流板(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述平板式導(dǎo)流板(4)的寬度比全玻璃太陽能集熱管的管腔內(nèi)徑要小1mm至0.5mm，長度為100mm至1200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述兩個(gè)半圓柱體形分割室(c、d)各自另有一個(gè)管道接口(a、b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，其特征在于，所述上集管與水平面成夾角傾斜放置時(shí)，上集管軸線與水平面夾角在0°至20°之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種分體式太陽能熱水器集熱管的分隔室型上集管，用于底端封閉型集熱管，其實(shí)質(zhì)是穩(wěn)定對流傳熱過程中流體的流向來增強(qiáng)集熱管傳熱效率的上集管；上集管下部管壁開設(shè)一排等徑圓孔，每個(gè)圓孔插入一根集熱管；沿著上集管軸線安裝一塊隔板式阻隔物，把上集管圓柱體形管腔分隔成前、后兩個(gè)半圓柱體形分隔室；隔板式阻隔物在上集管管腔的幾何位置是，阻隔物平面把上集管下部管壁的一排等徑圓孔的空洞面積都均分。其優(yōu)點(diǎn)是上集管與各集熱管的總質(zhì)量不大，可安裝成懸掛式，每個(gè)分隔室另有一個(gè)接口分別用管道與安裝在建筑物內(nèi)部的儲水箱連接，即組成自然對流傳熱型懸掛分體式太陽能熱水器；結(jié)構(gòu)簡單、成本低，具有廣闊市場前景。
文檔編號F24J2/48GK2704796SQ20042000278
公開日2005年6月15日 申請日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者張秀華 申請人:張秀華