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。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]如图6所示，所述等腰三角形的顶角为B，如图4，5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5所示，多排通孔6为错列结构。
[0037]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0.565〈a〈0.559,1.645〈b〈l.753,1.778〈c〈l.883;
60°〈A〈160°；35°<B<90°。
[0038]作为优选，a=0.5931,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。
[0039]作为优选，H=7-18mm。进一步作为优选，10〈H〈llmm。
[0040]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 ；
Η是以相邻管壁相对的面之间的距离。
[0041]作为优选，1.0<d<1.4o
[0042]作为优选，随着顶角为A的增加，所述的d变小。
[0043 ]作为优选，随着Η的增加，所述的d变小。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]—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。
[0047]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(lOMPa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。
[0048]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31，所述2.9\11〈51〈3.3\11，其中51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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051 ]对于前面的公式，对于前后排尺寸不同的通孔，也依然适用。
[0052]作为优选，肋片的壁厚为0.5-0.9mm;作为优选，0.6-0.7mm。
[0053]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。
[0054]作为优选，沿着管壁3的中部向两侧的侧壁12方向，所述的相邻的倾斜部分4形成的夹角A越来越小。
[0055]通过上述夹角A的变化，使得中部的小通道的流通面积大，两侧的小通道流通面积变小，这样符合流体流动的压力分布规律，从而减缓中部的流动压力，相应的增加两侧的流动压力。
[0056]作为优选，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越来越小的幅度逐渐增加。如此设置也符合压力分布规律，从而使得压力分配达到最佳的均匀效果。
[0057]虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种太阳能热水器，包括水箱、透明玻璃板、隔热层、吸热膜和集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括吸热端和放热端，所述放热端设置在水箱中；所述吸热膜设置在集热管吸热端的面向太阳的一面，透明玻璃板覆盖在集热管的吸热端上部，吸热端与透明玻璃板之间设置隔热层； 其特征在于，所述集热管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和侧壁，所述侧壁连接平行的管壁的端部，所述侧壁和所述平行的管壁之间形成流体通道，所述肋片设置在管壁之间，所述肋片包括倾斜于管壁的倾斜部分，所述的倾斜部分与平行的管壁连接，所述倾斜部分将流体通道彼此隔开形成多个小通道，相邻的倾斜部分在管壁上连接，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成三角形;在倾斜部分上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通； 沿着扁平管横截面的管壁的中间向两侧侧壁方向，不同倾斜部分上的所述的通孔面积不断的变小。2.如权利要求1所述的太阳能热水器，隔热层为真空层。3.如权利要求1所述的太阳能热水器，透明玻璃板采用钢化玻璃。4.如权利要求1所述的太阳能热水器，吸热膜通过溅射的方式设置在热管吸热端上。5.如权利要求1所述的太阳能热水器，隔热层的厚度为18mm?25mm;作为优选为20mm。6.如权利要求1所述的太阳能热水器，同一个倾斜部分设置多排通孔，多排通孔为错列结构。7.如权利要求1所述的太阳能热水器，底板设置在集热管下部，所述底板为保温材料。8.如权利要求1所述的太阳能热水器，连通孔为等腰三角形，所述相邻的倾斜部分以及管壁之间构成的三角形是等腰三角形； 连通孔的等腰三角形的顶角为B，相邻的倾斜部分以及管壁之间构成的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0.565〈a〈0.559,1.645〈b〈 1.753,1.778〈c〈 1.883 ; 60°〈A〈160°；35°<B<90°。9.如权利要求8所述的太阳能热水器，a=0.5931，b=l.6948，c=l.8432 ; 80°〈A〈120°;50°〈B〈60°。
【专利摘要】本发明提供了一种太阳能热水器，包括水箱、透明玻璃板、隔热层、吸热膜和集热器，所述集热器包括集热管，所述集热管包括吸热端和放热端，所述放热端设置在水箱中；所述吸热膜设置在集热管吸热端的面向太阳的一面，透明玻璃板覆盖在集热管的吸热端上部，吸热端与透明玻璃板之间设置隔热层。本发明通过设置透明玻璃板、隔热层、吸热膜、底板等部件，提高了热水器太阳能利用效率，节约了能源。
【IPC分类】F24J2/32, F24J2/46
【公开号】CN105485942
【申请号】CN201510974823
【发明人】任佳启, 闵邦政
【申请人】任佳启
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月23日