一种太阳能热水系统输水管解冻装置及其太阳能热水器的制造方法_2

文档序号:9807850阅读:来源:国知局
体实施方式】做详细的说明。
[0047]本文中,如果没有特殊说明,涉及公式的,表示除法,“X”、表示乘法。
[0048]一种太阳能热水系统输水管解冻装置13,如图1所示,包括热管2和外壳I,所述热管2包括蒸发端6和冷凝端4,所述冷凝端4设置在外壳I中。
[0049]本发明首次将热管应用于太阳能管路的解冻,减少了循环栗,避免了栗驱动增加系统运行的不可靠性,节省了成本。
[0050]与现有技术相比,本发明的解冻装置是一个独立的装置,可以独立安装和拆卸,需要解冻的时候,只要将其连接在输水管的管路中需要解冻的位置处,不需要解冻的时候,可以将其拆下。
[0051]作为优选,还包括设置在外壳I中的固定架3,所述固定架包括内环9和外环10,所述内环9固定在热管2的冷凝端4的外壁,所述外环10固定在外壳I的内壁上,所述内环9和外环10之间设置加强筋。
[0052]通过上述设置,一方面保证外壳内的流体的正常流动,避免产生很大的流动阻力,另一方面通过设置加强筋,在起到固定作用的同时,还可以进一步强化热管和外壳I中的流体的换热问题。而且能够防止热管末端位移过大,且不会造成管路堵塞。
[0053]作为优选,所述的外壳I是保温材料。所述加强筋、内环和外环是导热材料。
[0054]作为优选,所述外壳I外部设置保温材料。
[0055]作为优选,所述外环10为螺纹结构,所述外壳的内壁I上设置有外环10相配合的螺纹结构。通过螺纹结构,可以进一步固定。
[0056]作为优选,所述外壳I的两端设置螺纹。作为优选是内螺纹或者外螺纹。输水管11连接外壳的两端的位置设置与外壳I的两端螺纹相配合的螺纹。
[0057]作为优选,冷凝段4与蒸发端6为弯折结构,弯折的角度为120°?150°。通过设置弯折结构,可以保证蒸发端的加热方便,避免蒸发端设置在壳体I中,此外,也可以使得蒸发端充分吸收太阳能,增加了蒸发端的太阳能利用。作为优选,所述热管是太阳能集热管,所述蒸发端直接吸收太阳能。
[0058]作为优选,还包括加热机构,所述加热机构为环绕在蒸发端外壁的热水,热水来自生产生活带有余热的废水。
[0059]作为优选,还包括加热机构,所述加热机构为围绕蒸发端外壁设置的热阻丝。
[0060]作为优选,如附图9所示,冷凝端4内设置内翅片17,所述内翅片17将冷凝端分为多个通道,所述内翅片上设置通孔18,如果将通孔18面积V设为距离冷凝端入口的距离X的函数,V = F(X),F’(x)〈0,r (x)〈0,其中F’(x)、r (X)分别是F(X)的一次导数和二次导数。
[0061]作为优选,最大的通孔18的面积是最小的通孔的面积的1.1-1.3倍,优选为1.23倍。
[0062]通过设置连通孔,保证相邻的通道之间的连通,从而使得压力大的通道内的流体可以向邻近的压力小的通道内流动,解决扁平管换热的情况下的内部压力不均匀以及局部压力过大的问题,从而促进了流体在换热通道内的充分流动,提高了换热效率,同时也提高了热管的使用寿命。
[0063]在热管的换热过程中,在冷凝段,因为随着流体的不断冷凝,导致冷凝段的压力不断的下降,因此,随着流体的流动,流体的压力分配也越来越均匀。通过减少通孔面积,可以在保证压力均匀的同时,进一步增加换热面积,提高换热效率。
[0064]通过实验发现,通过通孔面积的逐渐变小以及变小的幅度的变化,与面积完全相同相比,可以进一步提尚换热效率,大约提尚10%左右,同时流动阻力基本没有增加。
[0065]作为优选,如图8所示,通孔形状为等腰三角形,所述等腰三角形的底边的中点到顶角的方向与流体蒸发流动的方向相同。
[0066]作为优选,冷凝段和蒸发端优选为圆形,如附图2、9所示,当然也可以选择其他形状。
[0067]作为优选,如图4所示,所述热管的蒸发端是扁平管,所述扁平管包括互相平行的管壁14和侧壁,所述侧壁连接平行的管壁14的端部,所述侧壁和所述平行的管壁14之间形成流体通道,翅片17设置在管壁14之间,所述翅片17包括倾斜于管壁的倾斜部分16,所述的倾斜部分16与平行的管壁14连接,所述倾斜部分16将流体通道彼此隔开形成多个小管壁15,相邻的倾斜部分16在管壁上连接,所述相邻的倾斜部分16以及管壁14之间构成三角形;在倾斜部分16上设置连通孔18,从而使相邻的小管壁15彼此连通。
[0068]作为优选,所述连通孔18的形状为等腰三角形,所述等腰三角形的底边的中点到顶角的方向与流体的蒸发流动方向相同。
[0069]作为优选,所述的相邻的倾斜部分以及管壁之间构成三角形是等腰三角形,以后简称第二等腰三角形。通过设置成为等腰三角形,可以保证流体流动均匀,提高换热效果。
[0070]在实验中发现,通孔的面积不能过大,过大的话会导致换热面积的损失,降低换热效率,过小的话,造成局部压力分配依然不均匀,同理,相邻管壁14的距离不能过大,过大会导致换热效率的降低,过小会导致流动阻力过大。根据实验发现,第一等腰三角形的顶角和第二等腰三角形的顶角为一定规律的变化,例如第二等腰三角形顶角变大,从而导致换热通道的小通道面积增加,相应的流动阻力变小,因此此时第二等腰三角形的流通面积就要变小,这样可以减少通孔18的面积,同时保证流动阻力的情况下,提高换热效率。因此第一等腰三角形和第二等腰三角形顶角之间存在如下关系:
[0071]第一等腰三角形的顶角为B,第二等腰三角形的顶角为A,则满足如下公式:
[0072]Sin(B) =a+b*sin(A/2)_c*sin(A/2)2;
[0073]其中a,b,c是参数,其中0.582〈a〈0.594,1.656〈b〈l.758,1.783〈c〈l.856;
[0074]70° <A<150°;30° <B<90°。
[0075]作为优选,a= 0.5849,b = I.6953,c = I.8244 ;
[0076]85°<A<115°;50°<B<60°;
[0077]通过上述的公式,可以确定第一等腰三角形和第二等腰三角形顶角之间的最佳关系,在此关系下能够保证在满足流动阻力的情况下,达到最佳的换热效率。
[0078]作为优选,H=7-15mm。进一步作为优选,9〈H〈12mm。
[0079]作为优选,第一等腰三角形底边的长度为h,满足如下公式:
[0080]0.22〈d*(h/H)〈0.33;其中d是参数,0.7〈d〈l.4;
[0081]H是以相邻管壁相对的面之间的距离。
[0082]作为优选,0.9〈d〈l.l。
[0083]作为优选,随着顶角为A的增加,所述的d变小。
[0084]作为优选,随着H的增加,所述的d变小。
[0085]管壁的宽度为W,优选为4.6<ff/H<7.4,进一步优选,5.6<ff/H<6.8。
[0086]通过上述的优化设计,可以进一步提高热管的换热性能,同时降低流动阻力。
[0087]本发明是通过多个不同尺寸的热管的上千次数值模拟以及试验数据,在满足工业要求承压情况下(1MPa以下),在实现最大换热量的情况下,总结出的最佳的扁平管管壁的尺寸优化关系。
[0088]本发明是通过多个不同尺寸的热管的上千次数值模拟以及试验数据,在满足工业要求承压情况下(1MPa以下),在实现最大换热量的情况下,总结出的最佳的扁平管管壁的尺寸优化关系。
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