專利名稱：一種熱管式平板集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能熱利用裝置，特別涉及一種集熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，有一種熱管平板式太陽能集熱器，其專利號為CN200410044821. 1， 其結(jié)構(gòu)主要包括上循環(huán)集管、下循環(huán)集管，所述上循環(huán)集管、下循環(huán)集管之間由若干集熱管 相連通，集熱管兩側(cè)設(shè)有集熱翅片，所述上循環(huán)集管內(nèi)設(shè)有至少一根換熱管，換熱管的首端 和尾端伸出于上循環(huán)集管外；上循環(huán)集管、下循環(huán)集管和集熱管所封閉的空間內(nèi)裝有熱管 介質(zhì)液體。本實用新型使用時，利用熱管介質(zhì)液體的汽液兩相變化時的潛熱傳遞熱能，裝 置內(nèi)部不結(jié)垢、熱效率高，冬天不會凍裂；該裝置擴展了能夠安全使用的地域和每年安全使 用的時間，甚至可以在不少寒冷地區(qū)全年安全運行，不僅適用于高溫地區(qū)，也適用于低溫地 區(qū)。其不足之處在于在日光照射時，集熱管和吸熱翅片吸熱并將熱能傳遞給集熱管內(nèi)呈液 態(tài)的熱管介質(zhì)，熱管介質(zhì)液體受熱后汽化上升，進入上循環(huán)集管，在上循環(huán)集管內(nèi)遇到換熱 管，換熱后熱管介質(zhì)便從氣體變?yōu)橐后w，經(jīng)集熱管回流到下循環(huán)集管，完成一次換熱循環(huán)， 問題在變?yōu)橐后w的熱管介質(zhì)要從集熱管向下回流，而經(jīng)吸熱翅片吸熱將集熱管中的熱管介 質(zhì)加熱后變成的氣體是向上流動的，每時每刻都有向上的氣體與下行液體一定的沖突與干 擾，影響集熱效果。此外，集熱管的吸熱效率本身也不夠高。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種熱管式平板集熱器，使其吸熱效率提尚ο為實現(xiàn)上述目標，本實用新型的技術(shù)方案如下一種熱管式平板集熱器，包括框 架，框架內(nèi)底部設(shè)有保溫層和底板，框架內(nèi)設(shè)有上循環(huán)集管和下循環(huán)集管，所述上循環(huán)集管 和下循環(huán)集管之間經(jīng)帶吸熱翅片集熱管相連通，集熱管及其吸熱翅片表面設(shè)有太陽能吸熱 涂層，所述框架上表面設(shè)有玻璃蓋板，所述上循環(huán)集管中設(shè)置有換熱管，換熱管至少一端穿 出上循環(huán)集管，并在穿出處與上循環(huán)集管密封連接，上循環(huán)集管和換熱管內(nèi)的空間相隔離， 上循環(huán)集管、下循環(huán)集管、集熱管所封閉的空間內(nèi)裝有熱管介質(zhì)，上循環(huán)集管和下循環(huán)集管 之間還設(shè)有至少一根熱管介質(zhì)回流管。在日光照射時，集熱管和吸熱翅片吸熱并將熱能傳遞給集熱管內(nèi)呈液態(tài)的熱管介 質(zhì)，熱管介質(zhì)液體受熱后汽化上升，進入上循環(huán)集管，在上循環(huán)集管內(nèi)遇到換熱管，換熱后 熱管介質(zhì)便從氣體變?yōu)橐后w，大部分經(jīng)熱管介質(zhì)回流管回流到下循環(huán)集管，不再大量沿集 熱管內(nèi)頂著大量上升氣流逆行向下了，熱管介質(zhì)在集熱器內(nèi)相對有序流動，換熱循環(huán)便有 序高效地進行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可明顯提高熱效率，該裝置的換熱管內(nèi)不會結(jié) 垢，抗凍，不僅適用于高溫地區(qū)，避免結(jié)水垢，也適用于低溫甚至寒冷的地區(qū)，防止凍壞，尤 其在冬天，集熱器有效得熱量得到提高，大大擴展了能夠安全使用的地域和每年安全使用 的時間。[0006]為進一步提高集熱效率，在集熱管與保溫層之間設(shè)有聚光反射板。所述聚光反射 板的反光面形狀為一空間曲面，該空間曲面的截線為一對稱曲線，該對稱曲線的對稱軸一 側(cè)的曲線由至少三段順序相連的拋物線L0、Li、L2……Li組成，各拋物線的焦點均位于平 面極坐標系的極點，各段拋物線Li滿足下列方程
P Pjil+SinCe -φι)]
cos2(e -φι)其中，i= 0，1，2，3，4，5......；ρ為拋物線上的點到極點的距離即極徑；Pi為拋物線的焦參數(shù)，為相應(yīng)拋物線的頂點至焦點距離的二倍；θ為極坐標系中拋物線上的點的極角或幅角，90° < θ彡270° ；CPi為拋物線軸的偏轉(zhuǎn)角，指拋物線軸以極點為中心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角；L1 與！^。的交點 A1 (P1, θ J1^2與1^ 的交點 Α2(Ρ2，θ2)Li 與 Lh 的交點 Ai (Pi, θ J拋物線Ltl的軸與平面極坐標系的極軸的垂線間的夾角為0，此時，拋物線Ltl未旋 轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角φο為ο ；拋物線L1的軸相對Ltl的軸沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中心為平面極坐標系的極點， 旋轉(zhuǎn)的角度為φ!，稱偏轉(zhuǎn)角為φ!；拋物線L2 旋轉(zhuǎn)的角度為φ2拋物線Li 旋轉(zhuǎn)的角度為CPi相鄰拋物線的焦參數(shù)P值滿足下列方程
權(quán)利要求1.一種熱管式平板集熱器，包括框架，框架內(nèi)底部設(shè)有保溫層和底板，框架內(nèi)設(shè)有上循 環(huán)集管和下循環(huán)集管，所述上循環(huán)集管和下循環(huán)集管之間經(jīng)帶吸熱翅片的集熱管相連通， 集熱管及其吸熱翅片表面設(shè)有太陽能吸熱涂層，所述框架上表面設(shè)有玻璃蓋板，其特征在 于所述上循環(huán)集管中設(shè)置有換熱管，換熱管至少一端穿出上循環(huán)集管，并在穿出處與上循 環(huán)集管密封連接，上循環(huán)集管和換熱管內(nèi)的空間相隔離，上循環(huán)集管、下循環(huán)集管、集熱管 所封閉的空間內(nèi)裝有熱管介質(zhì)，上循環(huán)集管和下循環(huán)集管之間還設(shè)有至少一根熱管介質(zhì)回 流管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式平板集熱器，其特征在于在集熱管與保溫層之間設(shè) 有聚光反射板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管式平板集熱器，其特征在于所述聚光反射板的反光面 形狀為一空間曲面，該空間曲面的截線為一對稱曲線，該對稱曲線的對稱軸一側(cè)的曲線由 至少三段順序相連的拋物線L0、Li、L2……Li組成，各拋物線的焦點均位于平面極坐標系 的極點，各段拋物線Li滿足下列方程p=Pj[l+Sin(θ-cpO ] Cos2(0 -φι)其中，i = 0,1,2,3,4,5......；P為拋物線上的點到極點的距離即極徑； Pi為拋物線的焦參數(shù)，為相應(yīng)拋物線的頂點至焦點距離的二倍； θ為極坐標系中拋物線上的點的極角或幅角，90° < θ彡270° ； (Pi為拋物線軸的偏轉(zhuǎn)角，指拋物線軸以極點為中心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角； L1與Ltl的交點A1 (P1, Θ》 “與“的交點A2 ( Ρ2，θ2) Li 與 L^1 的交點 Ai (Pi, θ j)拋物線Ltl的軸與平面極坐標系的極軸的垂線間的夾角為0，此時，拋物線Ltl未旋轉(zhuǎn)，旋 轉(zhuǎn)角Φο為O ；拋物線L1的軸相對Ltl的軸沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中心為平面極坐標系的極點，旋轉(zhuǎn) 的角度為Φι，稱偏轉(zhuǎn)角為Ψι;拋物線L2 旋轉(zhuǎn)的角度為φ2 拋物線Li 旋轉(zhuǎn)的角度為Cpi 相鄰拋物線的焦參數(shù)P值滿足下列方程p Ji-iri+SinCei^i-i)]丨 0θ82(θι-φ )·1 — 1+3 η(θ「φ0 . Cos (θι-φ -Ο 其中i = 0,1,2,3…… φο=00<φι<φ2<φ3<......<φ；；曲線上任意一點Ai (Pi, θ,)對于集熱聚焦圓的張角為2 β Pi為正； 僅在平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的同一側(cè)有入射光線到達Ai點時，在&處 的入射光線相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的最大偏轉(zhuǎn)角為Oi，入射光線 相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的最小偏轉(zhuǎn)角為α i ；在平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的兩側(cè)有入射光線到達Ai點時，在Ai處的 左側(cè)入射光線相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的最大偏轉(zhuǎn)角為ω"右側(cè)入 射光線相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的最大偏轉(zhuǎn)角為α i ；相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的偏轉(zhuǎn)角α i為逆時針時為正；相對于平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線的偏轉(zhuǎn)角α i為順時針時為負；Cpi二 Pi+Cti ；僅在平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線同一側(cè)有入射光線到達Ai點時，偏轉(zhuǎn)角 α i為逆時針為正，Cpi= β i+ α i = β丨+ I α i I ；在平面極坐標系的極軸的過點Ai處的垂線兩側(cè)均有入射光線到達Ai點時，偏轉(zhuǎn)角α i 為順時針為負，(pi= β i+ α i 二 β I aj；空間曲面為所述對稱曲線沿其所在平面的垂線方向拉伸而成，所述極點拉伸成一直 線，集熱管中心線沿該直線設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱管式平板集熱器，所述換熱管外表面設(shè)有換熱翅片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述集熱 管外的吸熱翅片為圓周方向上間隔分布的至少3片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述集熱 管內(nèi)設(shè)有與其緊密結(jié)合的銅管、鋼管或不銹鋼管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述換熱 管兩端開口并分別從上循環(huán)集管兩端伸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述換熱管外表面設(shè) 置的換熱翅片沿徑向分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述換熱 管呈U型，U型兩端開口并從上循環(huán)集管一端伸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的一種熱管式平板集熱器，其特征在于所述換熱 管一端開口，另一端封閉，二次換熱熱管的一端從換熱管敞口端插入換熱管內(nèi)，二次換熱熱 管的另一端插入被加熱的外設(shè)的儲熱設(shè)備中。
專利摘要本實用新型涉及太陽能熱利用裝置領(lǐng)域內(nèi)的一種熱管式平板集熱器，包括框架，框架內(nèi)底部設(shè)有保溫層和底板，框架內(nèi)設(shè)有上循環(huán)集管和下循環(huán)集管，上、下循環(huán)集管之間經(jīng)帶吸熱翅片的集熱管相連通，集熱管及其吸熱翅片表面設(shè)有太陽能吸熱涂層，框架上表面設(shè)有玻璃蓋板，上循環(huán)集管中設(shè)置有換熱管，換熱管至少一端穿出上循環(huán)集管，并在穿出處與上循環(huán)集管密封連接，上循環(huán)集管和換熱管內(nèi)的空間相隔離，上循環(huán)集管、下循環(huán)集管、集熱管所封閉的空間內(nèi)裝有熱管介質(zhì)，上循環(huán)集管和下循環(huán)集管之間還設(shè)有至少一根熱管介質(zhì)回流管。工作時，熱管介質(zhì)在集熱器內(nèi)相對有序流動，換熱循環(huán)有序高效地進行，使集熱器有效得熱量得到提高，大大擴展了使用的范圍。
文檔編號F24J2/50GK201779883SQ20102051860
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者黃永年 申請人:黃永年