[发明专利]菱形集热管的太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能领域，特别涉及一种菱形集热管的太阳能集热器。

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。太阳能热转化是一种能量转换效率和利用率高而且成本低廉、可在全社会广泛推广的太阳能利用方式。在太阳能热利用装置中，关键是要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳能集热器。

在太阳能集热器中，平板式结构是非常常见的一种形式，此种结构中一般包括多根平行并排的集热管，但是在运行中会经常出现不同的集热管中流体分配不均匀，同时还存在因为加热不均匀导致不同集热管中流体温度不同，从而导致不同的集热管中的压力不同。在此种情况下长期运行，会导致压力大的集热管出现损坏。

发明内容

本发明是针对平板式结构太阳能集热器存在的问题，提出了一种菱形集热管的太阳能集热器，保证集热器内流体分配均匀，压力均衡，提高太阳能集热器的使用寿命。

本发明的技术方案为：一种菱形集热管的太阳能集热器，包括箱体、集热管，所述箱体顶部设置透明盖板，箱体底部设置保温层，所述集热管设置在箱体内，所述集热管的横截面为菱形，所述菱形中的两个相对的角的连线垂直于透明盖板。

作为优选，集热管上部设置透镜，所述透镜为多个，每个透镜对应一根集热管，所述相邻的透镜相连接。

作为优选，每一透镜包括两个倾斜段。所述两个倾斜段沿着菱形的上部的两条边延伸。

作为优选，所述两个倾斜段的焦点位于菱形的两个对角连线的交点。

作为优选，菱形的四条边相等，菱形的四个角相等。

作为优选，所述集热管内部设置内翅片，所述内翅片连接菱形的对角，所述内翅片将集热管内部分为多个小通道，在内翅片上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通；

所述集热管内管的菱形的边长为L，连通孔为圆形，所述连通孔的半径r，所述同一翅片上相邻的连通孔圆心之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10=a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0;

0.34<l/L<0.38;

0.14<r/L<0.17;

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

作为优选，15mm<l<45mm。

本发明的有益效果在于：本发明菱形集热管的太阳能集热器，通过设置菱形集热管以及集热管在箱体内的布置方式，能够保证更多的热量吸收；通过在集热管之间设置连通管，保证了各个集热管中压力的均匀，流体流量的分配均匀以及流体运动阻力的分配均匀；通过连通管之间的距离沿着集热管内流体流动方向的不断变小，进一步保证了集热管中压力的均匀，流体流量的分配均匀以及流体运动阻力的分配均匀；通过在集热管内部开设连通孔，在保证了集热管内小流道内流体的分配均匀；本发明通过多次试验，在保证换热量最大以及流动阻力满足要求的情况下，得到一个最优的太阳能集热管优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

附图说明

图1是本发明平板式太阳能集热器的结构示意图；

图2是本发明太阳能集热管的结构俯视示意图；

图3是本发明改进的太阳能集热器的结构示意图；

图4是图3的单根集热管集热结构示意图

图5是本发明集热管横截面结构示意图；

图6是本发明内翅片连通孔分布示意图；

图7是本发明内翅片连通孔错列分布示意图；

图8是本发明集热管内菱形尺寸示意图；

图9是本发明设置压力测量装置的集热管截面示意图。

具体实施方式

参照图1所示，一种太阳能平板式集热器，包括箱体5、集热管1，所述箱体5顶部设置透明盖板4，箱体5底部设置保温层6，所述集热管1设置在箱体5内，所述集热管1为并排的多根，相邻的集热管1之间通过连通管2连通。