[其他]一种新型换热器的相变热水器

说明书

本实用新型属于太阳能热水器领域，并与换热技术有关。

迄今人们所采用的平板太阳能热水器冬季使用都以双循环系统为主。它将太阳能热水器分为集热换热迴路和热水供应迴路。在热水器投入运行之前，集热换热迴路封装换热工质。对换热工质的要求是易得、安全、热性能优越和廉价。近年来人们开始选用低沸点工质取代汽车防冻液、甘油溶液等液态换热工质。如氟里昂、戊烷、丙酮等。其热水器运行过程是：太阳照射在集热器上，集热器吸热板内的换热工质吸收太阳能后升温相变汽化。依靠自然循环力上升到置于水箱中的换热器内，将热量传递给热水供应系统。显然影响这种热水器热性能的主要因素除集热器、工质性能外，换热器结构是另一关键因素。目前商品化太阳能双循环热水系统的换热器主要有：螺旋盘管式、列管式、夹套式等类型。螺旋盘管式换热器具有：结构简单、易密封、耐压高等优点；但换热面积小，传热性能差。列管式换热器虽然有换热面积较大、耐压高的优点，又存在工艺较复杂的不足；近年来也有采用螺纹肋片管增加换热面积的尝试。但都因成本较高无法推广。夹套式换热器材料易得，容易制造，但耐压低，不适用于沸点工质。

本实用新型针对上述问题提出了一种具有独特设计的新型换热器运用于相变热水器上，它采用制作集热器的优质铜铝复合条带作为换热器的散热片，棱形内管为铜材，外肋片为铝材。内管铜材的导热系数，换热面积，工质的传热系数正好和铝材的导热系数，换热面积，水的传热系数相匹配。散热片采用倾斜横向排列方式配有膨胀管组成一体，膨胀管在采用相变工质时，可储存一部分不凝气体，一来不影响换热面积，二来有利于废气的排放。在工作中，不但具有上述换热器的各种优点，而且还有使用工质广泛，工质充装量少，热容小，结构简单，经济可行的新颖性，尤其是对于相变工质双循环系统，传热设计更为合理，从而有利于太阳能热水器全年使用的推广应用。

本实用新型的太阳能热水装置是由集热器（1），水箱（2），换热器（3），支架（4）等主要部件和附件组成。集热器单体采光面积为1米²、1.5米²、2米²三种规格。集热器中的吸热板芯采用铜铝复合条焊接工艺，耐压大于8公斤／厘米²。散热片为2排、3排、4排三种规格与集热器匹配。水箱为长方形，尺寸大小与采光面积配套，并采取防锈处理，水箱中装有进水排空管（5）箱外有50毫米的保温材料（6），水箱上设有出气口（7），排污口（13）、进水口（14）出水口（9），箱内底部装有换热器。换热器是由集管（15），散热片（11），接头（16），膨胀管（10），放气螺母（8）等部件组成。两根集管与集热器两个循环管连接。换热器内装有工质（12）外部浸泡在水中。换热器在水中安放有一定倾斜角度。水箱和集热器安装在一个支架上，用活接头连接成一体，支架与地面倾角大约50度左右面向正南。

当阳光照射在集热器上时，吸热板内的工质受热相变汽化，热气体沿着上循环管进入热交换器集管，气体在通过几条散热片棱形管道时，遇冷还原成液态工质，把释放出的汽化潜热由散热片传递给水，工质液靠重力沿下循环管流回集热器，完成一个工作循环。经过反复循环集热器将水箱的水加热供洗浴使用。当采用防冻液、甘油做工质时，工质靠自然循环把热能传给水。

本实用新型的热水器装置，原理清楚、换热效果好，制造工艺简单，并具有良好的经济性和可靠性，为太阳能热水器的全年使用开辟了美好的前景。

附图说明：

附图1    为太阳能热水器系统示意图（本图同时为说明书摘要附图）

1.    集热器        2.    水箱        3.    换热器        4.    支架

附图2为水箱换热器结构图    附图3为换热器结构示意图

5.    进水排空管        6.    保温材料        7.    出气口

8.    放气螺母        9.    出水口        10.    膨胀管

11.    散热片        12.    工质        13.    排污口

14.    进水口        15.    集管        16.    接头

实施例：

本实用新型的实施例结构如图1图2图3所示：装置采用2米²采光面积的集热器。水箱中装有4根铜铝复合散热片组成的换热器。散热片选用宽135毫米，长800毫米，厚0.5毫米的整体成型优质材料，集管选用φ20×1的紫铜管。组装成形后，作8公斤／厘米²的压力试验，试验合格后，从排气口灌入工质，相变工质充装量为集热器长度的80％左右，液态工质充装量到膨涨管的三分之一处即可。当太阳照射一定时间，打开螺母把装置内的不凝气体排出，再把循环管道保好温便可使用。洗浴时打开冷水阀，冷水把水箱中的热水从喷头顶出，洗浴完毕后，关上冷水阀，进水管路的冷水全部排空防止冻结。热水器的倾角随地理纬度不同而变化，一般为当地纬度加10～15°为好。本实施例适用于家用单体热水器，也可以制作组合式集体使用的热水装置。