[发明专利]太阳能热水器方形集热管

说明书

本发明涉及一种太阳能热水器方形集热管。

太阳能热水器方形集热管，是一种由目前普遍是圆形玻璃真空集热管，为增加集热面积，在方形边长同圆形直径相等数据下，将圆形采用为方形玻璃真空集热管。

目前，公知的太阳能热水器有平板式太阳能集热箱，箱面盖板是块平板玻璃；新一代太阳能热水器的集热箱是圆形断面的玻璃真空管，因为玻璃透过太阳幅射的光和热的能力强，同时真空管避免传导和对流散热损失，它虽然将集热箱的整块玻璃板改进为多根圆形集热管，但是圆形集热管没有方形集热管的集热面积大，这是目前太阳能热水器的一大弊端。

本发明的目的，是在于克服已有技术的不足，综合传统的工艺和设备，提供一种经济合算，制作不复杂，能在生产厂原设备基础上，由圆形断面的玻璃真空集热管，采用为方形玻璃真空集热管，它有增加集热面积的优点，即是相应的可以增加太阳能热水器热水量，这何乐而只为呢。

本发明的目的是这样实现的：是将圆形玻璃真空集热管，采用为方形玻璃真空集热管，它的生产工艺并不复杂，是在吹制玻璃圆形管前，先将模具改制成方形，原来玻璃管长度和管口径数据不变，只将管子断面由圆形改制成为方形模具，是双层的就制成双层模具，然后用压缩空气吹制而成，再然后用抽真空机进行抽真空，如此圆形玻璃真空集热管，便会改制成方形玻璃真空集热管。

按照上述新颖技术措施，完全能够把圆形玻璃真空集热管，将成功的改制成方形玻玻璃真空集热管，根据申请人对市场上的调查，商品包装中，除有圆形玻璃瓶外，也有许多商品包装是方形玻璃瓶的，比如湖北三峡酒业有限公司生产的“山峡牌”“纯包谷酒”的外包装断面就是50×70×170mm长方形玻璃瓶；又比如烟台白洋河酿酒有限责任公司生产的“白洋河爱心原汁葡萄酒”，包装也是长方形玻璃酒瓶，断面为100×110mm，而且瓶口两瑞对称的还各有三个逐渐放大的台阶，像如此复杂的方形玻璃制品都可以生产出来，所以完全能够将圆形玻璃真空集热管，可以成功的改制成方形玻璃真空集热管。为什么要将太阳能热水器集热管由圆形改制为方形呢？因为在方形边长同圆形直径相等数据下，方形集热管能够增加集热面积，比如“高宏牌”太阳能热水器，CH系列圆形管内径Φ58×1800mm(管长)，圆形管断面s＝πr²代入数据：π×0.029²＝0.002642²，按太阳能热水器每台集热管为20根计算，则圆形管体积V＝0.002642×1.8(管长)×20(根)＝0.0951m³，即水的质量为95.1kg；而方形管边长为0.058²×1.8(管长)×20(根)＝0.1211m³，即水的质量为121.1kg，则方形与圆形管体积之差V＝0.1211m³-0.0951m³＝0.026m³，即方形比圆形管增加水净质量为26kg，相当于比圆形管多安5.5根管子，即共25.5根，则水质量增加率为27.47％，这何乐而不为呢？集热管改制成方形须多耗玻璃原材料——硅，该原料是全国都有的砂岩沉积，仅彭水达数10亿吨以上。现根据水的比热容C_水＝4.2×103J/(kg·℃)，做效益计算题：夏日，半天内该太阳能热水器的集热管，受到太阳光的热幅射可达2.1×10⁷J，按太阳光这些热量的吸收率达90％(宣传资料为92％)被集热管内的质量为121.1kg的温度为30℃的水吸收，这些水的温度可升高到多少？解：1×10⁷J×50％＝cmΔt，Δt＝2.1×10⁷×90％/cm＝2.1×10⁷J×0.9/4.2×10³J(kg·℃)×121.1kg＝37.16℃，则t＝t₀+Δt＝30℃+37.16℃＝67.16℃。(九年级物理陕酉师大《黄冈兵法》刁题，与答案相同)。太阳能热水器就是直接利用太阳能装置，近来太阳能装置也不断变脸，尤以全玻璃真空管的发明，其真空集热管吸收太阳光，将光能转化为热能，使真空管中的水不断加热，由于“虹吸作用”，即冷水的密度较大，热水的密度较小，因而真空管中的热水，自然不断地往上浮，进入水箱，水箱中的冷水，自然不断地往下沉，进入真空管，如此周而复始，太阳能热水器保温水箱中的水也就被加热了。

由于采取上述方案，制作的太阳能热水器方形集热管，完全能够增加集热面积，水质量增加率达27.47％，在半天时间太阳光的热量被集热管内质量为121.1kg的水吸收温度达到67.16℃。