[实用新型]改进型全玻璃真空管型太阳热水器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全玻璃真空管型太阳热水器。

背景技术

全玻璃真空管型太阳热水器由全玻璃真空集热管和置于顶部的蓄热水箱组成。真空集热管由两同心玻璃圆管组成，由于两玻璃管间抽真空，热损失系数低。蓄热水箱及真空集热管的内管充满水作为对流换热及蓄热的工作介质。全玻璃真空管型太阳热水器工作时，附着在内玻璃外表面上的选择性吸收涂层将太阳辐射能转化为热能，使玻璃温度升高；内管内的水被加热，密度降低，在浮力的作用下顺管臂上升进入蓄热水箱；冷水则顺管下半部进入真空管，填补热水上升留下的空间。工作介质(水)通过上述过程将集热管捕集的热能带入蓄热水箱，箱内的水则不断被加热。

对流传热过程对全玻璃真空管型太阳热水器的热效率影响很大；如果真空集热管内不能形成有效的自然对流，系统热效率将大大降低。真空管型太阳热水器内部的对流换热过程复杂，受真空集热管结构参数、蓄热水箱内流体温度分层情况、流体物性、太阳辐射强度等多种因素影响。通过计算流体力学(CFD)和数字粒子成像测速仪(DPIV)等手段对全玻璃真空管型太阳热水器内的流体流动和对流传热进行研究，发现在当前的全玻璃真空管型太阳热水器中普遍存在二次流、短路流、涡流和湍动等现象。造成了冷热水的不正常混合，破坏了蓄热水箱内的温度分层，对自然对流传热过程不利，大大降低了热水器的热利用效率。

发明内容

为了克服已有全玻璃真空管型太阳热水器的热利用效率低的不足，本实用新型提供一种提高热利用效率的改进型全玻璃真空管型太阳热水器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种改进型全玻璃真空管型太阳热水器，包括框架、蓄热水箱和真空集热管，所述蓄热水箱和真空集热管安装在框架上，所述蓄热水箱与真空集热管的上端连通，所述真空集热管包括真空管内管和真空管外管，在所述真空管内管中安装引流挡板，所述引流挡板所在平面为真空集热管的前后对称平面，所述引流挡板的上端与蓄热水箱相接。

进一步，所述引流挡板的长度不小于整个真空集热管的1/6。

再进一步，所述引流挡板的长度为整个真空集热管的2/3。

本实用新型的技术构思为：根据计算流体力学(CFD)和数字粒子图像测速仪(digital particle image velocimetry，DPIV)等流场测试技术深入研究太阳热水器内的自然对流流场，找到发生二次流、短路流、涡流和湍动等现象的位置，在真空集热管设置适当的引流挡板，克服抑制二次流、短路流、涡流和湍动等对自然对流传热不利的流动现象，使太阳热水器的自然对流更加顺畅，提高热效率。

本实用新型的有益效果主要表现在：提高了热利用效率。

附图说明

图1是本实用新型的全玻璃真空管型太阳热水器的结构图。

图2是真空集热管的剖面示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是原有结构和改进结构的真空集热管中部和底部的平均速度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图4，一种改进型全玻璃真空管型太阳热水器，包括框架1、蓄热水箱2和真空集热管3，所述蓄热水箱2和真空集热管3安装在框架1上，所述蓄热水箱2与真空集热管3的上端连通，所述真空集热管3包括真空管内管4和真空管外管5，在所述真空管内管4中安装引流挡板6，所述引流挡板6所在平面为真空集热管的前后对称平面，所述引流挡板6的上端与蓄热水箱2相接。

所述引流挡板6的长度不小于整个真空集热管的1/6。优选的：所述引流挡板6的长度为整个真空集热管的2/3。

本实施例中，蓄热水箱的结构参数为：管(真空集热管)数，18支；孔距，85mm；内径，360mm；长度1625mm；容量，160升。

真空集热管的结构参数为：外管外径，58mm；外管壁厚，1.7mm；内管外径，47mm；内管壁厚，1.8mm；玻璃管长度，1.8m。

引流挡板装于真空管内管中心，挡板所在平面即为太阳热水器的对称平面(注意不是左右对称平面，如果集热管是垂直安装，是前后对称平面。如果集热管是水平置于地面，是上下对称面)；挡板宽度等于内玻璃管内径，即44mm；挡板长度为1.2m，由真空管与蓄热水箱的连接处开始安装，向真空管底部延伸；引流挡板的材料为可耐热150℃以上的工程塑料。

各支真空集热管设置相同的引流挡板，再与蓄热水箱连接。