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集熱管內(nèi)翅片高度變化的環(huán)路熱管太陽(yáng)能系統(tǒng)的制作方法

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集熱管內(nèi)翅片高度變化的環(huán)路熱管太陽(yáng)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域,尤其涉及一種太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人類對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備量不斷減少、日益緊缺,造成價(jià)格的不斷上漲,同時(shí)常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問(wèn)題也愈加嚴(yán)重,這些都大大限制著社會(huì)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。能源問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)代世界的最突出的問(wèn)題之一。因而尋求新的能源,特別是無(wú)污染的清潔能源已成為現(xiàn)在人們研宄的熱點(diǎn)。
[0003]太陽(yáng)能在吸熱過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱加熱不均勻的現(xiàn)象,造成局部過(guò)熱,在集熱管中過(guò)熱沸騰,影響太陽(yáng)能的吸收,同時(shí)減少了集熱管的壽命,同時(shí)在吸熱過(guò)程中,因?yàn)榧療峁艿脑O(shè)置問(wèn)題以及運(yùn)行中使用問(wèn)題,造成焦點(diǎn)的偏移,造成一部分太陽(yáng)能沒(méi)有充分利用,造成熱量損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新的太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng),從而有效的利用太陽(yáng)能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種環(huán)路熱管太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng),包括太陽(yáng)能集熱器、水箱以及環(huán)路熱管,其中環(huán)路熱管的蒸發(fā)段是集熱器,環(huán)路熱管的冷凝段設(shè)置在水箱中;集熱器吸收太陽(yáng)能的熱量,集熱器中的水進(jìn)行蒸發(fā)后進(jìn)入環(huán)路熱管的冷凝段,冷凝段進(jìn)行放熱,加熱水箱中的水,冷凝段放熱完成后再循環(huán)進(jìn)入集熱器中進(jìn)行加熱。
[0006]作為優(yōu)選,太陽(yáng)能集熱器包括集熱管、反射鏡和集熱板,相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接,從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu);所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角,所述夾角方向與反射鏡的圓弧線結(jié)構(gòu)相對(duì),反射鏡的焦點(diǎn)位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角之間。
[0007]作為優(yōu)選,反射鏡的焦點(diǎn)位于兩塊管板結(jié)構(gòu)最低端連線的中點(diǎn)上。
[0008]作為優(yōu)選,反射鏡的圓弧線直徑為R,每塊管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為R1,集熱管的直徑為R2,同一管板結(jié)構(gòu)上相鄰集熱管的圓心的距離為L(zhǎng),兩塊管板之間的夾角為a,則滿足如下公式:
[0009]Rl/R = c*sin(a/2)b,
[0010]0.18〈R2/L〈0.34,
[0011]其中c,b 為系數(shù),0.39〈c〈0.41,0.020〈b〈0.035 ;
[0012]0.38〈R1/R〈0.41,80° < = a< = 150°,450mm〈Rl〈750mm, 1100mm〈R〈1800mm,
[0013]90mm〈L〈150mm,20mm〈 = R2〈50mmo
[0014]作為優(yōu)選,c= 0.4002,b = 0.0275。
[0015]作為優(yōu)選,隨著夾角a的增加,C、b的系數(shù)逐漸變大。
[0016]一種環(huán)路熱管太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng),包括太陽(yáng)能集熱器、水箱以及環(huán)路熱管,其中環(huán)路熱管的蒸發(fā)段是集熱器,環(huán)路熱管的冷凝段設(shè)置在水箱中;所述系統(tǒng)還包括集熱管、反射鏡和集熱板,相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接,從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu);管板結(jié)構(gòu)表面涂敷吸熱層,所述吸熱層從管板結(jié)構(gòu)內(nèi)向外依次包括過(guò)渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護(hù)層,其中過(guò)渡層、紅外反射涂層、吸熱涂層、減反射涂層和保護(hù)層的厚度的分別是0.03um、0.23um、0.77um、0.15um、0.12um ;所述過(guò)渡層是通過(guò)中頻反應(yīng)磁控濺射方法沉積金屬Al、Si與N形成的化合物的過(guò)渡層;所述紅外反射涂層從內(nèi)向外為W、Cr、Ag三層,三層的厚度比例為9:4:7 ;吸熱涂層從內(nèi)向外依次包括0、他、21'、他隊(duì)0203五層,五層的厚度比例為9:7:4:4:5 ;減反射涂層從內(nèi)向外依次是A1N、T12' Nb2O5'Al2O3'和Si3N4五層,其中五層的厚度比例為3:6:8:9:2 ;保護(hù)層的成分與過(guò)渡層相同。
[0017]一種環(huán)路熱管太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng),包括太陽(yáng)能集熱器、水箱以及環(huán)路熱管,其中環(huán)路熱管的蒸發(fā)段是集熱器,環(huán)路熱管的冷凝段設(shè)置在水箱中;所述系統(tǒng)還包括集熱管、反射鏡和集熱板,相鄰的兩個(gè)集熱管之間通過(guò)集熱板連接,從而使多個(gè)集熱管和相鄰的集熱板之間形成管板結(jié)構(gòu);集熱器的集熱管的材料為銅鋁合金,所述銅鋁合金的組分的質(zhì)量百分比如下:3.9% Cr, 3.6% Ag,2.6% Mn,3.25% Zr, 2.3% Ce,1.5% Ti,2.36% Si,其余為 Cu、Al,Cu, Al 的比例為 3.23:2.18。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比較,本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0019]I)采用環(huán)路熱管,并將集熱器作為環(huán)路熱管的蒸發(fā)段,有效的利用了太陽(yáng)能。
[0020]2)使得太陽(yáng)能集熱板吸熱均勻,避免局部過(guò)熱。
[0021]3)避免了因?yàn)榻裹c(diǎn)偏移造成的太陽(yáng)能熱量損失,加大了太陽(yáng)能的吸收力度,提高了吸收率;
[0022]4)本發(fā)明通過(guò)多次試驗(yàn),得到一個(gè)最優(yōu)的太陽(yáng)能集熱器優(yōu)化結(jié)果,并且通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,從而證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0023]5)本發(fā)明對(duì)吸熱層的材料和厚度進(jìn)行精心的選擇和實(shí)驗(yàn),已達(dá)到最好的吸熱的技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是環(huán)路熱管太陽(yáng)能集熱器的示意圖
[0025]圖2是太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖
[0026]圖3是太陽(yáng)能集熱管的結(jié)構(gòu)截面示意圖
[0027]圖4是太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)的截面示意圖
[0028]圖5是集熱管的頂部示意圖
[0029]圖6是環(huán)路熱管太陽(yáng)能集熱器的另一示意圖
[0030]附圖標(biāo)記如下:
[0031]I反射鏡,2集熱管,3集熱板,4集箱,5集箱,6集熱器入水管,7集熱器出口管,8集熱器,9水箱
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]一種環(huán)路熱管式的太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng),如圖1所示,包括太陽(yáng)能集熱器8和水箱9以及環(huán)路熱管,其中環(huán)路熱管的蒸發(fā)段是集熱器8中,環(huán)路熱管的冷凝段設(shè)置在水箱9中;集熱器8吸收太陽(yáng)能的熱量,集熱器中的水進(jìn)行蒸發(fā)后進(jìn)入環(huán)路熱管的冷凝段,冷凝段進(jìn)行放熱,加熱水箱中的水,冷凝段放熱完成后再循環(huán)進(jìn)入集熱器中進(jìn)行加熱。
[0034]圖2展示了集熱器8的具體結(jié)構(gòu),如圖2所示,集熱器,包括集熱管2、反射鏡I和集熱板3,相鄰的兩個(gè)集熱管2之間通過(guò)集熱板3連接,從而使多個(gè)集熱管2和相鄰的集熱板3之間形成管板結(jié)構(gòu);所述太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)包括兩塊管板結(jié)構(gòu),所述兩塊管板結(jié)構(gòu)之間形成一定的夾角a,如圖2所示,所述夾角方向與反射鏡的圓弧線結(jié)構(gòu)彎曲的方向相對(duì),反射鏡I的焦點(diǎn)D位于管板結(jié)構(gòu)形成的夾角a之間。
[0035]傳統(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設(shè)置在焦點(diǎn)上,一旦位置發(fā)生偏移,則熱量就不會(huì)集熱到集熱管中,通過(guò)上述結(jié)構(gòu),太陽(yáng)光照射在反射鏡1,通過(guò)反射鏡I反射到管板結(jié)構(gòu),將熱量集熱到管板結(jié)構(gòu)中的集熱管2中。通過(guò)這種結(jié)構(gòu),即使因?yàn)榘惭b或者運(yùn)行問(wèn)題導(dǎo)致管板結(jié)構(gòu)位置發(fā)生改變,則太陽(yáng)能依然會(huì)集熱到集熱管2中,從而避免熱量損失;同時(shí)因?yàn)閭鹘y(tǒng)的集熱器都是將集熱管直接設(shè)置在焦點(diǎn)上,造成集熱管局部過(guò)熱,造成集熱管局部損失過(guò)大,壽命過(guò)短,甚至造成集熱管內(nèi)部過(guò)熱,產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,充滿整個(gè)集熱管,造成集熱管內(nèi)部壓力過(guò)大,損壞集熱管,而采取本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu),既可以將熱量充分的吸收,又可以將熱量相對(duì)的分散,避免熱量過(guò)于集中,使得整體集熱管吸熱均勻,延長(zhǎng)集熱管的使用壽命。
[0036]作為一個(gè)優(yōu)選,反射鏡I的焦點(diǎn)D位于兩塊管板結(jié)構(gòu)最低端連線的中點(diǎn)上。通過(guò)上述設(shè)置,可以保證最大程度上吸收太陽(yáng)能,避免太陽(yáng)能因?yàn)榻裹c(diǎn)偏移而損失,同時(shí)還能保證板狀結(jié)構(gòu)盡量可能減少遮擋的照射在反射鏡I上的陽(yáng)光。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,采用上述結(jié)構(gòu),太陽(yáng)能吸收的效果最好。
[0037]在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),集熱管2的管徑不能過(guò)大,如果管徑過(guò)大,則集熱管2中的水不能進(jìn)行充分的加熱,導(dǎo)致加熱效果很差,反之管徑過(guò)小,則集熱管中的水會(huì)過(guò)熱,同理,對(duì)于集熱管2之間的距離也滿足要求,如果集熱管2之間的距離過(guò)大,則集熱管2中的水的體積過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致水過(guò)熱,同樣,如果集熱管2之間的距離過(guò)小,則集熱管分布太密,造成集熱管2內(nèi)的水無(wú)法達(dá)到預(yù)定的問(wèn)題,或者必須需要更多的額外的輔助加熱工具;對(duì)于管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度,也滿足一定要求,如果管板結(jié)構(gòu)太長(zhǎng),則會(huì)遮擋住過(guò)多的照射到反射鏡I的陽(yáng)光,造成集熱器吸收陽(yáng)光的熱量減少,造成達(dá)到理想的加熱情況,如果管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度過(guò)小,則造成過(guò)多的太陽(yáng)能集熱到小面積的集熱管上,造成集熱管受熱集中,而且還會(huì)造成一部分集熱的太陽(yáng)能直接沒(méi)有集熱到集熱管中,而是直接反射到外部;對(duì)于夾角a,同樣的原理,如果夾角過(guò)大,則在反射鏡上部展開(kāi)對(duì)面積過(guò)大,則會(huì)遮擋住過(guò)多的照射到反射鏡I的陽(yáng)光,如果夾角面積過(guò)小,則會(huì)出現(xiàn)一部分集熱的太陽(yáng)能直接沒(méi)有集熱到集熱管中,而是直接反射到外部,造成熱量的損失。因此對(duì)于管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度、集熱管內(nèi)徑、集熱管之間的距離、管板結(jié)構(gòu)之間的夾角、圓弧線半徑滿足如下關(guān)系:
[0038]反射鏡的圓弧線半徑為R,每塊管板結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為R1,集熱管的半徑為R2,同一管板結(jié)構(gòu)上相鄰集熱管的圓心的距離為L(zhǎng),兩塊管板之間的夾角為a,則滿足如下公式:
[0039]Rl/R = c*sin(a/2)b,
[0040]0.18〈R2/L〈0.34,
[0041]其中c,b 為系數(shù),0.39〈c〈0.41,0.020〈b〈0.035 ;
[0042]0.38〈R1/R〈0.41,80°〈 = A〈 = 150°,450mm〈Rl〈750mm, 1100mm〈R〈1800mm,
[0043]90mm〈L〈150mm,20mm< = R2〈50mmo
[0044]作為優(yōu)選,c= 0.4002,b = 0.0275。
[0045]作為優(yōu)選,隨著夾角a的增加,c、b的系數(shù)逐漸變大。這樣更加滿足實(shí)際工作的需要。
[0046]作為優(yōu)選,管板結(jié)構(gòu)的下壁面(與反射鏡I相對(duì)的面)上設(shè)置用于強(qiáng)化傳熱的凸起,以加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能的吸收。沿著管板結(jié)構(gòu)的中部(即最高位置)向兩邊最低位置(即圖1集熱管A向B、C方向)延伸方向上,集熱管的下壁面的凸起高度越來(lái)越高。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),從中部向兩側(cè)延伸,吸熱量逐漸升高,通過(guò)分析主要原因是因?yàn)橛泄馨褰Y(jié)構(gòu)的阻擋,導(dǎo)致中部受熱最少,而從中部向兩邊延伸,吸收熱量逐漸升高。通過(guò)凸起高度的不斷的升高,可以使得整個(gè)集熱管中水的受熱均勻,避免兩側(cè)溫度過(guò)高而中間溫度過(guò)低。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長(zhǎng)期在高溫下容易損壞,可以保持整個(gè)集熱管的溫度均勻,延長(zhǎng)使用壽命O
[0047]作為優(yōu)選,沿著兩塊管板結(jié)構(gòu)的連接位置(即管板結(jié)構(gòu)的中部)向兩邊(即圖1集熱管A向B、C方向)延伸,集熱管的下壁面的凸起密度越來(lái)越高。主要原因是中部受熱最少,而從中部向兩邊延伸,吸收熱量逐漸升高。通過(guò)凸起密度的不斷的升高,可以使得整個(gè)集熱管中水的受熱均勻,避免中間溫度過(guò)低而兩側(cè)溫度過(guò)高。這樣也可以避免中間的集熱管的材料長(zhǎng)期在高溫下容易損壞,可以保持整個(gè)集熱管的溫度均勻,延長(zhǎng)使用壽命。
[0048]作為優(yōu)選,集熱管2的內(nèi)壁可以設(shè)置翅片,例如可以設(shè)置直翅片或者螺旋翅片,不同集熱管的內(nèi)的翅片高度不同,沿著兩塊管板結(jié)構(gòu)的連接位置(即管板結(jié)構(gòu)
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