專利名稱:半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器的制作方法
該實用新型涉及太陽能集熱器。
太陽能空氣集熱器，由吸熱板將太陽輻射電磁能轉(zhuǎn)換為熱能，通過吸熱板與空氣的對流換熱，把空氣加熱到預定的溫度以供利用，空氣工質(zhì)在換熱過程中能得到盡可能多的太陽電磁輻射能，實現(xiàn)高效率的光熱轉(zhuǎn)換。
太陽能空氣集熱器現(xiàn)有平板空腔型，多孔拉網(wǎng)型，板棘型等多種類型。平板空腔型空氣集熱器雖然結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，但換熱不夠充分；拉網(wǎng)型空氣集熱器雖然結(jié)構(gòu)簡單，換熱充分，但吸熱不充分；板棘型空氣集熱器，換熱性能好，但制造比較復雜。
本實用新型的目的是對已有的太陽能空氣集熱器的吸熱板體進行改進，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)，且光熱轉(zhuǎn)換效率高的太陽能空氣集熱器。
本實用新型在于充分考慮了集熱器工質(zhì)空氣的密度、比熱和導熱率都小的性質(zhì)，根據(jù)空氣的負的焦耳－－湯姆遜效應(yīng)，提供一種半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器。在常溫條件下，空氣具有節(jié)流膨脹降溫的現(xiàn)象發(fā)生，利用空氣這一物理特性，在集熱器裝置中給其工質(zhì)空氣在工作過程中提供膨脹過程與節(jié)流過程，使空氣在節(jié)流膨脹整個過程中獲得更多的內(nèi)能，達到加熱空氣的目的。
本實用新型的半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器的結(jié)構(gòu)基本和現(xiàn)有的空氣集熱器相似，有蓋板、吸熱板體、保溫材料及外殼。其特征在于吸熱板體，將一定厚度的傳熱性能好的材料(如鐵皮、鋁皮等)壓制成形為一定深度(一般為3－5mm)和寬度(一般為10－30mm)的梯形槽道，槽道間可等距均勻分布，形成板體層。吸熱板體由三層板體層按其梯形槽道縱向與橫向相間疊置而成，可使上層與下層為縱向安置，中間隔板體層為橫向安置。這樣制成的吸熱板體內(nèi)形成了雙層空氣通道，每層空氣通道的截面沿縱向大小突然變化。這樣當工質(zhì)空氣在每層的通道內(nèi)流動時，當通過截面小的通道段時，由于通道截面突然縮小，空氣進行節(jié)流過程，流動速度急劇增加；當通過截面大的通道段時，由于通道截面突然擴大，空氣進行膨脹過程。通過空氣的這種流動過程來實現(xiàn)其負的焦耳－－湯姆遜效應(yīng)。當空氣在通道內(nèi)流動時，假定在節(jié)流時只有速度增加的變化，且在次段通道的時間極為短暫，來不及和外界進行換熱，在膨脹時，在降溫的同時，又和吸熱板進行對流換熱，使溫度提高。被加熱的空氣，經(jīng)過節(jié)流膨脹而降溫，空氣又經(jīng)過吸熱板再次加熱，而被再次加熱的空氣又經(jīng)節(jié)流膨脹，就這樣使工質(zhì)空氣在吸熱板體中交替多次的節(jié)流膨脹，來實現(xiàn)使空氣的溫度不斷增加。
本實用新型的由雙層空氣通道組成的吸熱板體，空氣入口和出口分別在其上端的下板體層和上板體層上，在吸熱板體的下端中板體層比上、下板體層稍短，留有空氣回流的回流通道。這種吸熱板體的溫度分布和其通道內(nèi)的空氣壓力分布形成了溫度梯度場和壓力梯度場，由空氣的入口經(jīng)回流通道到出口，溫度不斷上升，空氣壓力不斷減小，所以在吸熱板體內(nèi)，工質(zhì)是在負壓下運行，這就是吸熱板內(nèi)氣流流動的內(nèi)在因素?？諝庠诠ぷ鬟^程中，首先由吸熱板體入口流入下層各通道，經(jīng)過節(jié)流膨脹多次，與中層和下層板體層換熱到吸熱板體的下端通過回流通道進入上層各通道，同樣經(jīng)過節(jié)流膨脹多次，與上層和中層板體層換熱到吸熱板體的上端，達到工作溫度從出口流出。從上述可以看出，吸熱板體吸收太陽能經(jīng)過吸熱板體和空氣的對流換熱而使空氣的溫度不斷上升，從而實現(xiàn)了光熱轉(zhuǎn)換。這就是半蜂窩雙回流空氣集熱器的工作原理。
本實用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮了工質(zhì)空氣的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的幾何形狀，做到了兩者的辯證統(tǒng)一，這就使得它和已有的空氣集熱器相比同時具備了下述兩個優(yōu)點1.由于這種結(jié)構(gòu)的太陽能空氣集熱器的吸熱板體能充分利用吸熱板溫度分布的不均勻性，使溫度較低的區(qū)域完成對空氣的預熱過程，而溫度較高的區(qū)域完成預熱后的加熱過程，降低了吸熱板體的溫度，減少了散熱損失，充分發(fā)揮了高溫區(qū)的加熱作用，克服了空氣導熱率低的缺點，所以這種半蜂窩雙回流空氣集熱器光熱轉(zhuǎn)換效率較高。
2.結(jié)構(gòu)簡單，便于加工，適宜于批量生產(chǎn)。
由于本實用新型同時具備上述兩個優(yōu)點，所以便于應(yīng)用推廣。它可用于通風供熱、采暖空調(diào)、干燥以及太陽能溫室栽培和養(yǎng)殖等方面。
圖1為半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器的橫剖面示意圖。
圖2為吸熱板體下端內(nèi)回流通道的橫剖面示意圖。
圖3為半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器的縱剖面示意圖。
本實用新型的加工可采用滾壓成型焊接工藝。將0.2mm左右厚的鐵皮(或鋁皮)滾壓成深為3－5mm，寬為10－30mm的一道道梯形槽道，槽道間距為10－30mm，形成板體層。再應(yīng)用焊接工藝將三層板體層疊置四周縫焊成吸熱板體(2)。縫焊時，上板體層(5)和下板體層(7)的梯形槽道沿縱向焊接，中板體層(6)沿橫向焊接，吸熱板體(2)的下端，中板體層(6)比上板體層(5)和下板體層(7)短，而這端只縫焊上、下板體層，中板體層和縫焊處留有15mm的間隙，以形成空氣的回流通道(8)，上板體層(5)與下板體層(7)的上端分別留有空氣的出進口(9)、(10)。這樣就構(gòu)成半蜂窩雙回流的吸熱板體(2)。
將保溫材料(4)和吸熱板體(2)先后裝入空氣集熱器的外殼(3)，上面蓋上蓋板(1)玻璃即成為半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器。
權(quán)利要求
1.一種半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器，由外殼(3)、保溫材料(4)、蓋板(1)和吸熱板體(2)組成，其特征在于所說的吸熱板體(2)是由上板體層(5)、中板體層(6)和下板體層(7)組成，每層板體層都是由0.1-0.5mm厚度的傳熱性能好的材料制成一道道平行的、間距為10-30mm、深度為3-5mm、寬為10-30mm的梯形槽道而形成，三層板體層按其梯形槽道縱向與橫向相間疊置，吸熱板體的下端設(shè)有空氣回流通道(8)，上端的下板體層(7)和上板體層(5)上分別留有空氣的進出口(10)、(9)。
專利摘要
半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱器屬于太陽能空氣集熱器領(lǐng)域。它的吸熱板體是由三層板體層疊置而成，三層板體層形成兩層半蜂窩狀空氣通道，在吸熱板體的下端內(nèi)設(shè)有空氣回流通道。這種吸熱板體的太陽能空氣集熱器同時具備光熱轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工的優(yōu)點，易于推廣應(yīng)用于通風供熱、采暖空調(diào)、干燥以及太陽能溫室栽培和養(yǎng)殖等方面。
文檔編號F24J2/22GK85200928SQ85200928
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者宋可生 申請人:陜西師范大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan