[发明专利]喷水雾动态热交换结构及其热利用产品

说明书

所属技术领域

本发明提供了一类新型热交换结构及其热利用产品。

背景技术

现有太阳能热利用技术主要有两大类：平板和真空管太阳热水器。后者用“真空”来强制抑制散热，热效率有所提高，达58％，这仍然很有限。而且由于真空技术极复杂、难度极大，使成本急剧提高：现市场销售价已达5000---6000元/台，大多数人完全无法承受。

现有平板太阳热水器主要由如下几部分构成：外表面涂黑色光谱选择性涂层的集热器水箱(30)、透明面盖(23)、背面(20)、顶面(22)、底面(21)和两个侧面(24)，如图8左边所示。由于透明面盖(23)散热损失严重而导致热效率很低，仅35％左右，后来用“蜂窝”来强制抑制顶部散热，效率最高也仅达50％，此外还有北方冬季因结冰不能使用等缺陷。

总之，这两大类技术对人类利用太阳能的作用都很有限，在全社会能源结构中所占比例远远不到1％，微不足道。

发明内容

为了克服现有太阳能热利用技术的上述不足之处，本发明将其作了一系列根本改进，特别是采用“喷水雾动态热交换结构”、“砂纸太阳能空气集热器”，并将其与“土砖墙特殊温室”和“定温自动多次上放水的动态使用结构”相结合，等等。最后设计出全新的太阳能动态热利用系列实用产品，将平板和真空管一并取代，故属于原始创新。其有益效果是避免使用昂贵的金属材料，从而大幅度降低成本、同时提高热效率，特别能大面积产生大量廉价太阳能热水和开水。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，有如下6个新结构特征，现分别说明如下：

特征1：采用“喷水雾动态热交换原理”：用喷嘴在热气体中喷出散开的雾状的大量细小水滴，然后在热气体中自然下落。于是热气体在空中将大量细小水滴加热，落下来就汇集成热水，甚至是开水，因热气体的温度可以超过100℃。

特征2：采用“喷水雾自然对流动态自动热交换结构”：如图1，将喷嘴(1)伸进并位于对流管(2)的上部，对流管(2)的最下端开有出水孔(5)及其开关，下部侧面开有进出气口(4)，将进出气口(4)用粗管道(6)与热气源连通。对流管(2)和其上的进出气口(4)的直径都较大，便于冷热气体自然对流和流进流出。热气源是各种太阳能热空气集热装置，或是能产生热气体或热烟气的各种热源、燃烧的火源。

喷嘴(1)的后端与对流管(2)外面的自来水管(3)连通，自来水管(3)的另一端依次连接电磁阀等温控自动开关(38)、温控仪(40)、控制导线(41)及探头(18)。探头(18)从对流管(2)的上部伸进去，位于对流管(2)的内部上部。这样就构成定温自动多次上放水的动态使用结构。

以上就构成“喷水雾自然对流动态自动热交换结构”，它的工作原理如下：来自热气源的热气体一般是热空气。热气体沿粗管道(6)自动上升到对流管(2)的内部，其上部探头(18)处温度最高。当温度达到温控仪(40)的设定温度(如50℃，80℃，100℃等)，探头(18)立即将信息传递给温控仪(40)并使温控自动开关(38)打开，自来水从喷嘴在热空气中喷出雾状水滴，然后在对流管(2)内部的热空气中自然下落。于是热空气在空中将大量细小水滴加热，垂直落下来就在对流管(2)的下部汇集成热水，甚至是开水，从最下端出水孔(5)流到储水箱或用水处。

热空气的热量被雾状水滴吸收后变冷，变冷的空气自动向下流到对流管(2)的内部下部，从进出气口(4)转弯流向热气源，被热气源加热后的热空气又自动上升到对流管(2)的内部上部-----冷热空气如此不断自动上下自然对流循环，喷嘴在热空气中不断自动喷出雾状水滴，就不断产生热水或开水。

注意：热空气热量被雾状水滴吸收后变冷，若探头(18)处温度低于温控仪(40)的设定温度，于是温控自动开关(38)关闭，自来水停止从喷嘴喷出。直到探头(18)处空气又达到设定温度，自来水又才会自动从喷嘴喷出雾状水滴。同时控制雾状水滴的水量和下落的时间、距离(对流管(2)的长度)，这样就能保证产生的热水达到预定温度。喷嘴向上喷出雾状水滴，再自然下落，可增加细水滴在热空气中的运动距离和时间，有利于热空气在空中将大量细小水滴加热。

热气源一般是太阳能空气集热器或其他热源产生的热空气，也可以是各种燃烧的火源产生的热烟气。