[发明专利]一种内肋片高度竞相变化集热管太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能热水器。

背景技术

随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×10 ¹⁸ kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项，我国政府在《政府工作报告》也早已明确提出要积极发展新能源，其中太阳能的利用尤其占据着突出地位。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小（每平方米约一千瓦），而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利 用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。

一般情况下，太阳能热水器采用集热管进行吸热，但是集热管因为换热问题，可能导热热量的损失，而且因为集热管内部设置肋片，导致流体阻力上升，从而导致换热系数低的问题。

此外，集热管吸热端在吸热过程中，吸热端的各个位置换热量不同，从而导致局部换热不均匀。

针对上述问题，本发明提供了一种新的太阳能热水器，从而解决集热管吸热的情况下的换热系数低及其换热不均匀的问题。

发明内容

本发明提供了一种新的太阳能系统，从而解决前面出现的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

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；

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，在集热管的吸热端内壁上设置内肋片，所述内肋片为直板状，内肋片的延伸方向沿着吸热端向放热端的方向。

作为优选，沿着吸热端向放热端的方向，内肋片高度不断的增加。

作为优选，沿着吸热端向放热端的方向，内肋片高度增加的幅度越来越大。

作为优选，在吸热端，沿着集热管横截面的中间向两侧，所述内肋片的高度不断减少。

作为优选，在吸热端，沿着集热管横截面的中间向两侧，所述内肋片的高度减少的幅度不断的增加。

作为优选，所述集热管放热端包括肋片，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=1.6948,c=1.8432;

80°<A<120°；50°<B<60°。

与现有技术相比较，本发明的太阳能热水器具有如下的优点：

1）本发明在集热管吸热端内部设置内肋片，并且将内肋片设置为直板状并沿着吸热端向放热端方向延伸，使得内肋片之间形成的流体空间与流体的流动方向保持一致，从而减少流动阻力，同时还增加强化吸热。

2）通过内肋片的高度在沿着延伸方向的变化以及沿着吸热端的截面的中部向两侧的变化，可以使得进一步强化吸热，并且使得吸热均匀，延长集热管的寿命。