一种智能控制水温的太阳能集热器系统的制作方法_2

文档序号:9862393阅读:来源:国知局
层为真空层;作为优选,吸热膜12通过溅射的方式设置在热管I吸热端9的正面。
[0028]底板11设置在集热管I下部,所述底板为保温材料。
[0029]作为优选,隔热层17的厚度为18mm?25mm;作为优选为21 mm。
[0030]如图3所示,在放热端10,所述集热管包括扁平管I和肋片7,所述扁平管I包括互相平行的管壁3和侧壁12,所述侧壁12连接平行的管壁2的端部,所述侧壁12和所述平行的管壁3之间形成流体通道2,所述肋片7设置在管壁3之间,所述肋片7包括倾斜于管壁的倾斜部分4,所述的倾斜部分4与平行的管壁3连接,所述倾斜部分4将流体通道2彼此隔开形成多个小通道10,相邻的倾斜部分4在管壁上连接,所述相邻的倾斜部分4以及管壁3之间构成三角形;在倾斜部分4上设置连通孔6,从而使相邻的小通道10彼此连通。
[0031]通过设置连通孔6,保证相邻的小通道10之间的连通,从而使得压力大的小通道内的流体可以向邻近的压力小的小通道内流动,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,同时也提高了集热管的使用寿命。
[0032]作为优选,沿着扁平管横截面的管壁3的中间(即图3横截面示意图中管壁3的中间位置)向两侧侧壁12方向,不同倾斜部分4上的所述的通孔6面积不断的变小。其中,位于扁平管I的中间位置,即图2横截面示意图中管壁3的中间位置,通孔6的面积最大。主要原因是通过实验发现,因为流体分配不均匀,中间压力最大,从中间向两侧压力逐渐减小。因此通孔面积的分配,使得中部的流体尽可能向两边流动,减少中部的流动阻力,同时为了避免开孔面积过大造成换热面积的减少,使得开孔面积根据压力来进行变化,在降低阻力的同时,
进一步提尚换热效率。
[0033]作为优选,沿着扁平管横截面的中间向侧壁12方向,不同倾斜部分4上的所述的通孔6面积不断的变小的幅度越来越大。通过如此设置,也是符合流动压力的变化规律,进一步降低流动阻力的同时,提高换热效率。
[0034]作为优选,所述连通孔6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流动方向相同。也就是说,等腰三角形的顶角方向为流体流动方向。通过实验发现,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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]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°。
[0040]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。
[0041 ] 作为优选,H=7-18mm。进一步作为优选,10〈H〈llmm。
[0042]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。
[0043]作为优选,1.0<d<1.4o
[0044]作为优选,随着顶角为A的增加,所述的d变小。
[0045]作为优选,随着H的增加,所述的d变小。
[0046]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。
[0047]—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。
[0048]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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]对于前面的公式,对于前后排尺寸不同的通孔,也依然适用。
[0054]作为优选,肋片的壁厚为0.5-0.9mm ;作为优选,0.6_0.7mm。
[0055]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。
[0056]所述肋片7只设置在放热端10。
[0057]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。
[0058]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
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