专利名称：一种微尺度通道太阳能集热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能集热器，特别涉及一种微尺度通道太阳能集热器。
背景技术：
现有的太阳能集热器技术有多种，例如管式与板式太阳能集热器等，目前的太阳能集热器采用的流道尺寸一般都比较大(5mm以上)，水的体积热容大，加热速度慢，要使水达到预期的水温需要较长的时间，使用不够方便，而且加热面一般采用的是平直的光滑表面，使得流体的速度场与温度场交角为90°，传热场协同的促进作用基本为零，流体的运动对传热的促进作用很弱，流体的传热膜系数较低，传热速率低。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种微尺度通道太阳能集热器。本发明所采用的技术方案如下一种微尺度通道太阳能集热器，包括微尺度通道集热板1、上部储水槽2、出水管
.3、降液管4、下部连管5、补水管6，所述微尺度通道集热板I分别与上部储水槽2和下部连管5连接，所述降液管4分别与上部储水槽2和补水管6连接，所述微尺度通道集热板1、上部储水槽2、降液管4、补水管6及下部连管5构成闭路循环流道，所述出水管3与上部储水槽2连接，所述补水管6与下部连管5连接。所述微尺度通道集热板I包括微尺度结构流体通道、透明玻璃板If、绝热板lg，所述微尺度结构流体通道由相互平行的底板Ia与受热面Ib及位于微尺度结构流体通道两侧的密封条Ic构成,底板Ia与受热面Ib的板面间距为O. 5^2. 5mm ；所述透明玻璃板If通过垫片边框Id与受热面Ib固定，所述绝热板固定在底板一侧。所述底板Ia采用平直板面，厚度O. 5^3mm,材料为不锈钢或铜；所述受热面Ib采用周期性的凹凸粗糙肋面结构，厚度O. 5^1. 5_，材料为不锈钢或铜。所述周期性的凹凸粗糙肋面结构为对称的折线板面、非对称的折线板面或正弦波曲线板面中的一种，所述凹凸肋间距为肋深的5倍 30倍，所述肋深为板面间距的1% 50%。所述垫片边框Id的材料是塑料或橡胶绝热材料，所述垫片边框的厚度l(T30mm，宽度5 15_，所述垫片边框固定在透明玻璃板If与受热面Ib之间，且固定时垫片边框Id与受热面Ib平齐。所述透明玻璃板If的厚度为疒5mm;所述绝热板Ig为泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定时与底板Ia平齐。所述上部储水槽2是圆柱形容器，材料为不锈钢或铜；
所述圆柱形容器的筒体厚度O. 5 2mm,直径在20 150mm ；所述圆柱形容器侧面开有O. 5^2. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板I的上部连接；所述圆柱形容器外部采用保温层绝热。所述下部连管5是圆柱形连管，材料为不锈钢或铜，下部连管壁厚度O. 5 2mm，直径在IO 30mm ；所述圆柱形连管侧面开有O. 5^2. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板I的下部连接，外部采用保温层绝热。所述微尺度通道集热板I与水平面成30°飞0°的倾角安装，上部储水槽2与下部连管5为水平安装，所述降液管4垂直水平面安装。本发明具有的有益效果本发明的微尺度通道太阳能集热器一方面可以大幅减少水的体积热容，缩短水加热至预期温度所需要时间至原时间的1/5 1/2，另一方面采用了周期性凹凸粗糙肋面流道结构，可有效缩小流体速度场与温度场的交角，使其小于90°，促进与提高流体速度场与温度场的传热协同作用，在自然对流的条件下，与光滑直板通道相比可大幅提高流体的对流传热系数100%以上，显著提高集热器的加热速率。
图1是一种微尺度通道太阳能 集热器的主视图；图2是图1中受热面为对称折线板面主视图；图3是图2中受热面为对称折线板面侧视图；图4是图1中受热面为非对称折线板面主视图；图5是图2中受热面为非对称折线板面侧视图；图6是图1中受热面为正弦波曲线板面主视图；图7是图4中受热面为正弦波曲线板面侧视图；图8是图1中微尺度通道集热板的主视图；图9是图1中微尺度通道集热板的主视图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，一种微尺度通道太阳能集热器，包括微尺度通道集热板1、上部储水槽2、出水管3、降液管4、下部连管5、补水管6，所述微尺度通道集热板I分别与上部储水槽2和下部连管5连接，所述降液管4分别与上部储水槽2和补水管6连接，所述微尺度通道集热板1、上部储水槽2、降液管4、补水管6及下部连管5构成闭路循环流道，所述出水管3与上部储水槽2连接，所述补水管6与下部连管5连接。所述上部储水槽2是圆柱形容器，材料为不锈钢或铜；所述圆柱形容器的筒体厚度O. 5^2mm,直径在20 150mm ；
所述圆柱形容器侧面开有O. 5^2. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板I的上部连接；所述圆柱形容器外部采用保温层绝热。所述下部连管5是圆柱形连管，材料为不锈钢或铜，下部连管壁厚度O. 5^2mm,直径在IO 30mm ；所述圆柱形连管侧面开有O. 5^2. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板I的下部连接，外部采用保温层绝热。所述微尺度通道集热板I与水平面成30°飞0°的倾角安装，上部储水槽2与下部连管5为水平安装，所述降液管4垂直水平面安装。如图8、图9所示所述微尺度通道集热板I包括微尺度结构流体通道、透明玻璃板If、绝热板lg，所述微尺度结构流体通道由相互平行的底板Ia与受热面Ib及位于微尺度结构流体通道两侧的密封条Ic构成，底板Ia与受热面Ib的板面间距为O. 5^2. 5mm ；所述透明玻璃板If通过垫片边框Id与受热面Ib固定，所述绝热板固定在底板一侧。所述底板Ia采用平直板面，厚度O. 5^3mm,材料为不锈钢或铜；所述受热面Ib采用周期性的凹凸粗糙肋面结构，厚度O. 5^1. 5mm，材料为不锈钢或铜。所述周期性的凹凸粗糙肋面结构为对称的折线板面如图2、3所示、非对称的折线板面如图4、5所示或正弦波曲线板面如图6、7所示中的一种，所述凹凸肋间距为肋深的5倍 30倍，所述肋深为板面间距的1% 50%。所述垫片边框Id的材料是塑料或橡胶绝热材料，所述垫片边框的厚度l(T30mm，宽度5 15_，所述垫片边框固定在透明玻璃板If与受热面Ib之间，且固定时垫片边框Id与受热面Ib平齐。所述透明玻璃板If的厚度为疒5mm;所述绝热板Ig为泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定时与底板Ia平齐。实施例2本实施例中一种微尺度通道太阳能集热器的结构与实施例1相同，但是本实施例中，底板与受热面的板面间距为1. 5mm,所述底板采用不锈钢材料,厚度为1. 5mm ;受热面采用对称的折线板面，材料为不锈钢，厚度1mm，受热面与底板的宽度均为Im,长度均为2m，垫片边框采用橡胶绝热材料，垫片边框的厚度为20mm，宽度10mm，固定时垫片边框与受热面平齐；本实施例中绝热板采用泡沫塑料，厚度是15mm，固定时与底板平齐；本实施例中，上部储水槽直径为120mm，长度1.1mm,槽的厚度1. 5mm,材料为不锈钢，在下部储水槽侧米昂开有1. 5mm的纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板中的微尺度结构流体通道连接，槽的外部采用20_厚度保温层绝热；本实施例中，下部连管的直径为Φ25χ1. 5mm，长度1. lm，材料采用不锈钢，连管侧面开有1. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板的下部连接，外部采用15mm厚度保温层绝热，降液管为直径Φ 16x 1mm的不锈钢管，分别与上部储水槽和下部连管连接，构成闭式循环流道，微尺度通道集热板按与水平线成45°倾角安装，上部储水槽与下部连管为水平安装，降液管为垂直安装。
本实施例制造的集热器与同等规模、同等材质的太阳能集热器比较，可缩短热水预热时间至原时间的1/5 1/2，提高传热速率50%以上。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，包括微尺度通道集热板(I)、上部储水槽(2)、出水管(3)、降液管(4)、下部连管(5)、补水管(6)，所述微尺度通道集热板(I)分别与上部储水槽(2)和下部连管(5)连接，所述降液管(4)分别与上部储水槽(2)和补水管(6)连接，所述补水管(6 )与下部连管(5 )连接，所述微尺度通道集热板(I)、上部储水槽(2 )、降液管(4)、补水管(6)及下部连管(5)构成闭路循环流道，所述出水管(3)与上部储水槽(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述微尺度通道集热板(I)包括微尺度结构流体通道、透明玻璃板(If)、绝热板(lg)，所述微尺度结构流体通道由相互平行的底板(Ia)与受热面(Ib)及位于微尺度结构流体通道两侧的密封条(Ic)构成,底板(Ia)与受热面(Ib)的板面间距为0. 5 2. 5mm ； 所述透明玻璃板(If)通过垫片边框(Id)与受热面(Ib)固定，所述绝热板固定在底板一侧。
3.根据权利要求2所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述底板(Ia)采用平直板面，厚度0. 5 3mm，材料为不锈钢或铜； 所述受热面(Ib)采用周期性的凹凸粗糙肋面结构，厚度0. 5 1.5_，材料为不锈钢或铜。
4.根据权利要求3所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述周期性的凹凸粗糙肋面结构为对称的折线板面、非对称的折线板面或正弦波曲线板面中的一种，所述凹凸肋间距为肋深的5倍 30倍，所述肋深为板面间距的1% 50%。
5.根据权利要求2所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述垫片边框(Id)的材料是塑料或橡胶绝热材料，所述垫片边框的厚度l(T30mm，宽度5 15mm，所述垫片边框固定在透明玻璃板(If)与受热面(Ib)之间，且固定时垫片边框(Id)与受热面(Ib)平齐。
6.根据权利要求2所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述透明玻璃板(If)的厚度为2 5mm; 所述绝热板(Ig)为泡沫塑料，厚度l(T20mm，固定时与底板(Ia)平齐。
7.根据权利要求1所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于所述上部储水槽(2)是圆柱形容器，材料为不锈钢或铜； 所述圆柱形容器的筒体厚度0. 5 2mm,直径在2(Tl50mm ； 所述圆柱形容器侧面开有0. 5^2. 5_纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板(I)的上部连接； 所述圆柱形容器外部具有保温层。
8.根据权利要求1所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述下部连管(5)是圆柱形连管，材料为不锈钢或铜，下部连管壁厚度0. 5 2_，直径在1(T30_ ； 所述圆柱形连管侧面开有0. 5^2. 5mm纵向矩形细缝切口，与微尺度通道集热板(I)的下部连接，外部具有保温层。
9.根据权利要求1所述的一种微尺度通道太阳能集热器，其特征在于，所述微尺度通道集热板(I)与水平面成30°飞0°的倾角安装，上部储水槽(2)与下部连管(5)为水平安装，所述降液管(4)垂直水平面安装。
全文摘要
本发明公开了一种微尺度通道太阳能集热器，包括微尺度通道集热板、上部储水槽、出水管、降液管、下部连管、补水管，所述微尺度通道集热板包括微尺度结构流体通道、透明玻璃板、绝热板，所述微尺度结构流体通道由相互平行的底板与受热面及位于微尺度结构流体通道两侧的密封条构成；本发明利用微尺度结构流体通道显著减少水的体积热容，加快流体的受热升温速度，在短时间内可使水达到预期的加热温度，同时利用集热器受热面周期性的凹凸粗糙肋面对流道内的流体作反复的置换与扰动促进强化传热，可有效提高流体在传热边界层的流速与湍流度，强化提高流体的传热膜系数，增大集热器的传热速率。
文档编号F24J2/20GK103032971SQ20121054475
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月15日 优先权日2012年12月15日
发明者邓先和, 王娜, 张青 申请人:华南理工大学