[发明专利]一种强化传热型低阻太阳能平板集热器

说明书

一种强化传热型低阻太阳能平板集热器，涉及一种太阳能平板集热器。本发明解决了现有的平板型太阳能集热器吸热体无法高效将太阳能传递到流道中工作介质的问题。本发明的多组圆管平行设置，相邻两组圆管之间通过一个吸热板连接；保温材料安装在背板上，吸热体安装在保温材料上，每组圆管内均安装有至少一个扰流装置，且同一组圆管内的相邻两个扰流装置的旋向相反，保温材料的两侧高于吸热体的上表面，透明盖板盖装在保温材料上，边框安装在透明盖板和背板上；两个齿盘相对设置，两个齿盘之间的中部通过多个扭板连接，两个齿盘的圆周方向上均布有旋向与扭板相反的多个贴壁扰条。本发明用于太阳能集热。

技术领域

本发明涉及一种太阳能平板集热器，具体涉及一种强化传热型低阻太阳能平板集热器。

背景技术

近年来，随着环境污染问题的日益严峻，太阳能作为一种清洁能源受到了越来越多的 科技工作者重视。平板太阳能集热器是一种太阳能转化为热能的基本部件，其主要由边框、 透明盖板、吸热体、保温材料、背板和密封件组成，在吸热体中布置有常见为圆形截面的 金属流道以供导热介质通过。平板太阳能集热器具有结构简单、维护及故障少、安装方便、 成本较低等优点，目前已广泛应用于生活水加热、建筑采暖与空调、制冷与加热等多个领 域中。

但平板型太阳能集热器在使用过程中存在吸热体无法将收集到的太阳能高效传递到流 道中工作介质的问题。这是因为：流道中的工作介质流速较低(常见0.03m/s)，属于低雷 诺数流动，因此流动状态一般为层流，壁面附近层流底层(也被称为边界层)较厚，而在 该区域工作介质中的对流传热系数较低，热量难以迅速从金属流道传递至工作介质。

针对以上问题，申请号为201420074784.8的实用新型专利提出在流道内通过布置扭带， 提高工作介质的湍流度，进而减薄热边界层提高管内的对流传热速率。但该实用新型所披 露的扭带自身并不触及边界层，边界层依然稳定存在。扭带依靠增大偏转角度提高湍流度： 若设置扭带偏转角度较小，则湍流度提高有限，对流传热速率效果提升不明显；若设置扭 带偏转角度较大，但必然会显著增加流动阻力，进而增加泵的负荷。

综上所述，现有的平板型太阳能集热器吸热体无法高效将太阳能传递到流道中工作介 质的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的平板型太阳能集热器吸热体无法高效将太阳能传递到流道中工 作介质的问题。进而提供了一种强化传热型低阻太阳能平板集热器。

本发明的技术方案是一种强化传热型低阻太阳能平板集热器，它包括吸热体、透明盖 板、边框、至少一个扰流装置、保温材料和背板，吸热体包括多组圆管和多个吸热板，多 组圆管平行设置，且相邻两组圆管之间通过一个吸热板连接；保温材料安装在背板上，吸 热体安装在保温材料上，每组圆管内均安装有至少一个扰流装置，且同一组圆管内的相邻 两个扰流装置的旋向相反，保温材料的两侧高于吸热体的上表面，透明盖板盖装在保温材 料上，边框安装在透明盖板和背板上；每个扰流装置包括两个齿盘、多个扭板和多个贴壁 扰条，两个齿盘相对设置，两个齿盘之间的中部通过多个扭板连接，两个齿盘的圆周方向 上均布有旋向与扭板相反的多个贴壁扰条。

本发明与现有技术相比具有以下改进效果：

1、本发明提供的扰流装置能够有效破坏边界层的存在，进而提高管内的对流传热速率， 同时减少污垢沉积。本发明中贴壁扰条能够直接与流道管壁接触，在流道内形成凹凸不平 的流动接触面。由于流体的运动惯性在凸面侧(见图14)发生分离后，流体就会产生涡旋； 在凹面侧发生流体对壁面的正面冲击，能使壁面边界层流体微团与主流区流体微团加强质 量和动量的交传和更替，所以在凸面侧和凹面侧都可以得到传热强化。在壁面上边界层不 能充分的发展，流体传热热阻就小得多，其传热系数比普通壁面高得多。此外，由于凹凸 面边界层流体微团与主流区流体微团加强了质量和动量的交传和更替，也有利于减轻污垢 的沉积。