一种智能计算热损失的太阳能蓄热系统的制作方法_2

文档序号:9862388阅读:来源:国知局
现,将顶角方向设置为与流动方向保持一致,可以提高换热效率,同时降低流动阻力。通过如此设置,可以提高10%左右的换热效率,同时降低9%左右的阻力。
[0028]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。
[0029]作为优选,所述倾斜部分顶点5为平面,所述相邻的两个倾斜部分4的顶点5相连,所述顶点5与管壁3相连。因为设置定点5为平面,因此使得倾斜部分4与管壁接触面积大,从而使得管壁和倾斜部分更充分更好的接触。使得安装更加容易,避免滑动。
[0030]作为优选,相邻的倾斜部分4以及管壁之间构成三角形中,倾斜部分4相对的内表面的连接点形成三角形的顶点,所述三角形的顶点位于管壁上。
[0031]如图7所示,所述等腰三角形的顶角为B,如图5,6所示,沿着流体的流动方向,同一个倾斜部分4设置多排三角形通孔6。如图6所示,多排通孔6为错列结构。
[0032]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3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6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:
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: Sin(B)=a+b*sin(A/2) -c* sin(A/2)2;
其中a,b,c是参数,其中0.559〈 a〈0.565,I.645〈b〈l.753,I.778〈c〈l.883;60°〈A〈160°;35°<B<90°。
[0033]作为优选,a=0.5631,b=l.6948,c=l.8432;
80°〈A〈120°;50°〈B〈60°;
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。
[0034]作为优选,H=7-18mm。进一步作为优选,10〈H〈llmm。
[0035]作为优选,第一等腰三角形底边的长度为h,满足如下公式:
0.28〈d*(h/H)〈0.36;其中 d 是参数,0.7〈d〈2.0 ;
H是以相邻管壁相对的面之间的距离。
[0036]作为优选,1.0〈d〈1.4。
[0037]作为优选,随着顶角为A的增加,所述的d变小。
[0038]作为优选,随着H的增加,所述的d变小。
[0039]管壁的宽度为W,优选为7.4>ff/H>4.6,进一步优选,6.8>ff/H>5.6。
[0040]通过上述的优化设计,可以进一步提高集热管的换热性能,同时降低流动阻力。
[0041]对于倾斜部分形成的顶角A不同的情况,例如沿着管壁的中部向两侧的侧壁方向,所述的相邻的倾斜部分形成的夹角A越来越小的情况,前面的公式中的A采取倾斜部分相邻的两个顶角的平均值来计算。
[0042]本发明是通过多个不同尺寸的集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。
[0043]作为优选,所述的同一排的相邻的等腰三角形通孔的底边都在一条线上,同一排相邻的通孔距离为SI,所述2.9Xh〈Sl〈3.3Xh,其中SI是以相邻两个等腰三角形通孔的底边的中点的距离。优选为3.2Xh =S1。
[0044]作为优选,相邻排的通孔的等腰三角形的底边互相平行,等腰三角形的顶点到底边中点的距离为L,相邻排的距离S2为3.8*L〈S2〈4.8*L。优选为S2 = 4.4*L
相邻排的等腰三角形的底边不同时,采取两条底边的加权平均数来计算。
[0045]作为优选,同一排的等腰三角形的夹角和底边完全相同。即形状完全相同,为相等形。
[0046]对于前面的公式,对于前后排尺寸不同的通孔,也依然适用。
[0047]作为优选,肋片的壁厚为0.5-0.9mm ;作为优选,0.6_0.7mm。
[0048]对于没有提到的具体尺寸参数,按照正常的换热器进行设计。
[0049]所述肋片7只设置在放热端10。
[0050]作为优选,如图8,9所示,在集热管I的吸热端9内壁上设置内肋片15。
[0051 ]作为优选,所述内肋片15为直板状,内肋片15的延伸方向沿着流体蒸发的的流动方向,即沿着吸热端9向放热端方向,或者说沿着集热管吸热端9的轴向移动。通过如此设置,使得内肋片之间形成的流体空间与流体的流动方向保持一致,从而减少流动阻力,同时还增加强化吸热。
[0052]作为优选,沿着吸热端9向放热端方向,内肋片15高度不断的增加,高度增加的幅度越来越大。通过增加内肋片15高度,从而增加内肋片15的换热面积。实验发现,通过如此设置,与翅片高度完全相同相比,可以提高大约7%的换热效率。
[0053]作为优选,如图7所示,沿着集热管I吸热端10横截面的中间向两侧,所述内肋片15的高度不断减少。其中,位于集热管I吸热端10的中间位置,内肋片15的高度最高。
[0054]因为通过试验发现,集热管吸热端在中部吸热最多,从中部向两侧,吸热逐渐变小,因此通过设置集热管的内肋片15高度变化,这样使得集热管吸热端的吸热面积在中部最大,在两侧最小,使得中部吸热能力最大,这样符合集热管吸热端热量的吸热规律,使得整体上集热管吸热端吸热均匀,避免集热管吸热端局部温度过热,造成散热效果过差,造成集热管吸热端寿命的缩短。
[0055]通过上述设置,能够使得中部流动阻力变大,更多的流体向吸热端两侧分配,使得了流体分配更加均匀。
[0056]作为优选,从中间向两侧,所述内肋片15的高度减少的幅度不断的增加。
[0057]通过上述设置,也是符合集热管吸热端的吸热规律,进一步提高集热管吸热端的吸热效率,保证集热管吸热端的整体吸热均匀,温度均匀,增加集热管的寿命。
[0058]作为优选,所述集热管是重力热管。
[0059]作为优选,所述蓄热器管路上设置阀门24和温度传感器25,分别用于控制进入蓄热器16中的水的流量和检测进入蓄热器16中的水的温度,同理,所述太阳能蓄热系统还设置蓄热器管路并联的旁通管路,所述旁通管路上设置阀门22和温度传感器21,分别用于控制旁通管路上水的流量和检测水的温度。所述蓄热器16中设置蓄热材料,所述蓄热材料优选为相变材料。优选的,所述蓄热器中设置温度传感器,用于检测蓄热材料的温度。所述的阀门22、24和温度传感器21、25以及蓄热器中的温度传感器与中央控制器26进行数据连接。
[0060]水箱8内设置温度传感器,用于检测水箱8内的温度,水箱8出口管17上设置温度传感器19,用于检测水箱出口管17上的水温,水箱出口管17上设置出口管阀门20,所述的水箱8内的温度传感器和温度传感器17、出口管阀门20与中央控制器26数据连接。
[0061]本发明的主要目的是实现太阳能蓄热系统的智能化检测和控制,本发明通过下面多个实施例来实现本发明的技术效果。
[0062]1.实施例一
作为一个改进,中央控制器26根据检测的蓄热材料的温度和进入蓄热器的水温来自动控制阀门22、24的开闭。
[0063]优选,正常运行过程中阀门24打开,阀门22关闭。
[0064]如果蓄热材料的温度高于进入蓄热器的水温,则中央控制器26自动控制阀门24关闭,同时阀门21打开。保证水不进入蓄热器,因为如果此时水进入蓄热器16,不仅没有起到蓄热的效果,反而将蓄热材料中的热量传递给水,从而降低了蓄热效果。因此通过此种措施可以节省能源。
[0065]如果旁通管路温度传感器21检测的水温高于蓄热材料的温度,中央控制器自动控制阀门24打开,阀门22关闭,保证水能够进入蓄热器16,起到蓄热的效果。
[0066]作为优选,所述的蓄热器管路进水管上设置多个温度传感器24,通过多个温度传感器24来测量蓄热器管路进水管上水的温度。
[0067]作为优选,中央控制器26通过多个温度传感器24测量的水的温度的平均值来控制阀门22、24的开闭。
[0068]作为优选,中央控制器26通过多个温度传感器25测量的水的温度的最低值来控制阀门22、24的开闭。通过采取最低值,能够数据的进一步的准确性。
[0069]作为优选,所述的至少一个温度传感器设置在蓄热器入口管靠近蓄热器16的位置。
[0070]作为优选,所述的旁通管路管路和蓄热器管路的连接点靠近蓄热器入口。这样避免在蓄热器管路上存储太多的上一次关闭阀门24时存下的冷水。
[0071]2.实施例二
作为一个改进,所述的中央控制器26根据检测的蓄热器16入口
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