专利名称：分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于底端封闭型太阳能全玻璃真空集热管的上集管，尤其是涉及一种在分体式太阳能热水器场合通过稳定对流传热过程中流体的流向或增加流体的自然对流流速来增强集热管传热效率的一种上集管。
背景技术：
家庭用座式太阳能热水器的相关技术已很成熟，但它受到房屋建筑结构等因素制约而限制其进一步发展；另方面，家用分体悬挂式太阳能热水器的市场占有率远不及座式热水器，它有不少技术问题未解决而难以推广。早期的分体悬挂式热水器采用底端封闭型真空集热管，它需要用泵来维持强迫对流传热。随后，采用相变式“热管型”集热管，它的成本比常用的“水管型”集热管要高许多。自本世纪初，CN2367976Y公开了一种“贯通式全玻璃真空太阳能集热管”以后，相继有CN2381964Y、CN2381967Y、CN2385281Y、CN2399675Y、CN2407289Y等“贯通式”集热管问世。贯通式集热管用于分体悬挂式热水器，会有较好效果，但缺点是即使结构很合理的贯通式集热管，由于其结构复杂致使制造工艺线路长、废品率高、成本高，而且难以长期维持高真空度。
底端封闭型全玻璃(水管式)集热管在我国已大量采用、成本低、能长期维持高真空度，但至今未见它安装在自然对流传热分体悬挂式热水器上的成功商品。本实用新型公开了一种具有分隔室的集热管的上集管，当把一定数量底端封闭型全玻璃集热管插进一根具有分隔室的上集管后，其结果是进入各集热管的冷水及离开各集热管的热水，在无需外加动力的情况下，能够在上集管的两个分隔室中各行其道、互不干扰。各集热管与一根上集管组成一个完整的集热管系统，集热管系统的质量总和不算大，可安装成悬挂式结构，最终可组成分体悬挂式太阳能热水器。
实用新型内容分体悬挂式热水器通常由储水箱，以及由一定数量集热管组成的悬挂式集热管系统两个部分。集热管暴晒于阳光中，储水箱处于阴蔽处，相互另有管道联接成为分体式结构。集热管可按垂直直立式插入上集管、亦可稍具倾斜插入上集管。每一根集热管管腔内的水，相对于阳光照射方向的“前半侧”(前面的半个圆柱体)的水，接受阳光直射温度较高；而“后半侧”(后面的半个圆柱体)的水，接受反射阳光温度较低。低温水的密度比高温水要大，所以低温水经集热管管口后面的半圆口流入集热管，并沿“后半侧”的管壁下降至集热管管腔底部；高温水自集热管管腔底部沿“前半侧”的管壁上升，最后经集热管管口前面的半圆口流出集热管。这就是底端封闭型(水管式)太阳能集热管管腔中对流传热的概况(详细分析可参见ZL02247921.X)。在理想的稳流条件下，集热管管腔“前半侧”的热水与“后半侧”冷水之间有一薄层水处于静止状态，本文把它称为“中性层水”，它恰处于集热管管腔的中央平面。
分体悬挂式热水器的分隔室型上集管可按水平放置，亦可稍微倾斜放置，即上集管轴线与水平面夹角在0°至20°之间(所附各图按0°设置)。每根上集管(图例中序号2)的下部管壁沿轴线平行方向开设一排等距等径圆孔，每个圆孔恰好能插入一根底端封闭的全玻璃太阳能集热管(图例中序号1)，集热管轴线与水平面夹角为α(
图1)，α在65°至90°之间。
本实用新型特征是，沿上集管轴向在管腔内安装一隔板式阻隔物，一般选用平板，如本文各图中序号(3)所示(亦可是复杂曲面板)，阻隔物(3)把上集管管腔阻隔后形成前、后两个半圆柱体分隔室c室与d室(参见
图1至图4)；每个分隔室端部各有一管口，顺次为a与b。当阻隔物(3)采用平板，则该平板的中间层平面的延伸面恰与各集热管的“中性层水”相重合(
图1)。从几何位置看，阻隔物(3)平板平面是通过上集管轴线、并把上集管下部管壁沿轴线平行方向开设一排等径圆孔的空洞面积均分之。上集管管腔前部的半圆柱体分隔室c室与各集热管管腔“前半侧”的热水连通；上集管管腔后部的半圆柱体分隔室d室与各集热管管腔“后半侧”的冷水连通。这样，上集管前部分隔室c室的管口a就成为各集热管“前半侧”热水的总出口，上集管后部分隔室d室的管口b就成为各集热管“后半侧”冷水的总进口。为减少c室的热水与d室的冷水之间的热传导，阻隔物(3)选用绝热性能较好的工程塑料。上集管可选用不锈钢，或选用有防蚀涂层的碳钢，或选用工程塑料。
为使各集热管管腔“前半侧”热水更有序流入c室，以及使d室的冷水更有序流入各集热管管腔的“后半侧”，阻隔物(3)在各集热管插入口空洞处可以按承插连接方式联接一块导流板(4)，每块导流板(4)的几何位置恰好与各集热管管腔中的“中性层水”相重合(
图1、图5)。导流板(4)的宽度比集热管管腔内径要小0.5mm至1mm，其长度为100mm至1200mm，其材质为工程塑料或不锈钢。
附图的图面说明。
图1为本实用新型(即“分隔室型上集管”，下同)与一支集热管相连接的横向断面示意图。
图2为本实用新型的轴向断面示意图，即
图1中的V-V剖视图。
图3、图4为本实用新型横向断面示意图，顺次为图2中的W-W剖视图、X-X剖视图。
图5为本实用新型的轴向断面示意图，即图2中的Y-Y剖试图。
图6为本实用新型的轴向断面示意图，即
图1中的Z-Z剖视图。
各图中序号、符号说明。
1-太阳能全玻璃真空集热管(是本实用新型的相关的其他部分，不是上集管本身，故用虚线表示)。
2-各集热管的上集管3-上集管中分隔室的隔板式阻隔物(本图例为平板)4-上集管各集热管插入口处的导热薄板a-上集管的热水出口b-上集管的冷水进口c-上集管前部的分隔室(热水室)d-上集管后部的分隔室(冷水室)α-安装后各集热管轴线与水平面的夹角本实用新型优点本实用新型公开的“分隔室型上集管”，使底端封闭的全玻璃真空集热管能有效地应用于分体式、自然对流传热型悬挂式太阳能热水器，该上集管结构简单、成本低，所以投资少、风险小。当本实用新型的分隔室型上集管的两个管道接口分别用导管与保温储水箱相连通(保温储水箱安装在室内、墙内或玻璃窗的内侧)，上集管与各集热管组成的集热管系统，由于其质量总和不算大，可安装成悬挂式结构，最终可组成分体悬挂式太阳能热水器。
权利要求1.一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，集热管的上集管水平放置，其下部管壁沿轴线平行方向开设一排等距等径圆孔，各圆孔中插入一根底端封闭的全玻璃太阳能集热管，其特征在于，在上集管管腔内沿着上集管轴线安装一块隔板式阻隔物(3)，把上集管的圆柱体形管腔分割成前、后两个半圆柱体形分隔室(c、d)，上集管按水平或与水平面成夹角倾斜放置。
2.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)外表面的几何学外形是平面的一部分，或者是复杂曲面的一部分。
3.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)的材质是不锈钢，或是工程塑料。
4.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热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轴线平行方向开设的一排等距等径圆孔的圆形空洞部分，把每个圆形空洞部分分割成前、后两个半圆形部分。
5.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)在上集管管腔的几何位置是，阻隔物(3)平板平面通过上集管轴线、并把上集管下部管壁沿轴线平行方向开设一排等距等径圆孔的空洞面积都均分。
6.根据权利要求4所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述隔板式阻隔物(3)在各个等径圆孔的圆形空洞部分用承插式连接方式安装一块平板式导流板(4)。
7.根据权利要求6所述一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述平板式导流板(4)的宽度比全玻璃太阳能集热管的管腔内径要小1mm至0.5mm，长度为100mm至1200mm。
8.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述两个半圆柱体形分割室(c、d)各自另有一个管道接口(a、b)。
9.根据权利要求1所述的一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，其特征在于，所述上集管与水平面成夹角倾斜放置时，上集管轴线与水平面夹角在0°至20°之间。
专利摘要本实用新型公开了一种分体式太阳能热水器集热管的分隔室型上集管，用于底端封闭型集热管，其实质是稳定对流传热过程中流体的流向来增强集热管传热效率的上集管；上集管下部管壁开设一排等径圆孔，每个圆孔插入一根集热管；沿着上集管轴线安装一块隔板式阻隔物，把上集管圆柱体形管腔分隔成前、后两个半圆柱体形分隔室；隔板式阻隔物在上集管管腔的几何位置是，阻隔物平面把上集管下部管壁的一排等径圆孔的空洞面积都均分。其优点是上集管与各集热管的总质量不大，可安装成悬挂式，每个分隔室另有一个接口分别用管道与安装在建筑物内部的储水箱连接，即组成自然对流传热型悬挂分体式太阳能热水器；结构简单、成本低，具有广阔市场前景。
文档编号F24J2/48GK2704796SQ20042000278
公开日2005年6月15日 申请日期2004年1月15日 优先权日2004年1月15日
发明者张秀华 申请人:张秀华