申請(qǐng)?zhí)?cn2016102078404

申請(qǐng)日:2016.4.5

發(fā)明名稱:檢測(cè)泄漏的太陽(yáng)能集熱器

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域，尤其涉及一種平板式太陽(yáng)能集熱器。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求量越來(lái)越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備量不斷減少、日益緊缺，造成價(jià)格的不斷上漲，同時(shí)常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，這些都大大限制著社會(huì)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)化是一種能量轉(zhuǎn)換效率和利用率高而且成本低廉、可在全社會(huì)廣泛推廣的太陽(yáng)能利用方式。在太陽(yáng)能熱利用裝置中，關(guān)鍵是要將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的器件稱為太陽(yáng)能集熱器。

在太陽(yáng)能集熱器中，平板式結(jié)構(gòu)是非常常見(jiàn)的一種形式，此種結(jié)構(gòu)中一般包括多根平行并排的集熱管，但是在運(yùn)行中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)不同的集熱管中流體分配不均勻，同時(shí)還存在因?yàn)榧訜岵痪鶆驅(qū)е虏煌療峁苤辛黧w溫度不同，從而導(dǎo)致不同的集熱管中的壓力不同。在此種情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致壓力大的集熱管出現(xiàn)損壞，從而出現(xiàn)流體泄漏，但是目前沒(méi)有一個(gè)更好的檢測(cè)泄漏的集熱器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，本發(fā)明旨在提供一種檢測(cè)泄漏發(fā)生的平板式太陽(yáng)能集熱器，保證集熱器內(nèi)的正常運(yùn)行。

一種太陽(yáng)能平板式集熱器，包括箱體、集熱管，所述箱體頂部設(shè)置透明蓋板，箱體底部設(shè)置保溫層，所述集熱管設(shè)置在箱體內(nèi)，所述太陽(yáng)能平板式集熱器還包括濕度測(cè)量裝置，所述濕度測(cè)量裝置設(shè)置在箱體內(nèi)，濕度測(cè)量裝置與控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，一旦流體泄漏，則會(huì)進(jìn)入箱體內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)的濕度高于一定數(shù)值，即測(cè)量數(shù)據(jù)就會(huì)異常，則控制系統(tǒng)及時(shí)關(guān)閉進(jìn)入集熱管中的流體閥門(mén)。

作為優(yōu)選，所述集熱管為并排的多根，相鄰的集熱管之間通過(guò)連通管連通。

作為優(yōu)選，所述流進(jìn)入通過(guò)集熱管的進(jìn)口集管，然后通過(guò)進(jìn)口集管進(jìn)入各個(gè)集熱管，所述的閥門(mén)設(shè)置在流體進(jìn)入進(jìn)口集管的管路上。

作為優(yōu)選，沿著集熱管延伸的方向，相鄰的兩根集熱管之間設(shè)置多根連通管。

作為優(yōu)選，沿著集熱管內(nèi)流體的流動(dòng)方向，相鄰連通管之間的距離不斷減小。

作為優(yōu)選，沿著集熱管內(nèi)流體的流動(dòng)方向，相鄰連通管之間的距離不斷減小的幅度越來(lái)越大。

作為優(yōu)選，所述集熱管為菱形，所述菱形的兩個(gè)相對(duì)的角的連線垂至于透明蓋板。

作為優(yōu)選，菱形的四條邊相等，菱形的四個(gè)角相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

1）本發(fā)明提供了一種新式的自動(dòng)檢測(cè)泄漏的太陽(yáng)能集熱器，通過(guò)檢測(cè)集熱箱內(nèi)的濕度來(lái)檢測(cè)泄漏。

2）提供了一種新式結(jié)構(gòu)的平板式太陽(yáng)能集熱器，通過(guò)在集熱管之間設(shè)置連通管，保證了各個(gè)集熱管中壓力的均勻，流體流量的分配均勻以及流體運(yùn)動(dòng)阻力的分配均勻；通過(guò)連通管之間的距離沿著集熱管內(nèi)流體流動(dòng)方向的不斷變小，進(jìn)一步保證了集熱管中壓力的均勻，流體流量的分配均勻以及流體運(yùn)動(dòng)阻力的分配均勻。

3）通過(guò)設(shè)置菱形集熱管以及集熱管在箱體內(nèi)的布置方式，能夠保證更多的熱量吸收。

4）通過(guò)在集熱管內(nèi)部開(kāi)設(shè)連通孔，在保證了集熱管內(nèi)小流道內(nèi)流體的分配均勻。

5）本發(fā)明通過(guò)多次試驗(yàn)，在保證換熱量最大以及流動(dòng)阻力滿足要求的情況下，得到一個(gè)最優(yōu)的太陽(yáng)能集熱管優(yōu)化結(jié)果，并且通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，從而證明了結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明平板式太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱管的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖3是本發(fā)明改進(jìn)的太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的單根集熱管集熱結(jié)構(gòu)示意圖

圖5是本發(fā)明集熱管橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明內(nèi)翅片連通孔分布示意圖；

圖7是本發(fā)明內(nèi)翅片連通孔錯(cuò)列分布示意圖；

圖8是本發(fā)明集熱管內(nèi)菱形尺寸示意圖；

圖9是本發(fā)明設(shè)置壓力測(cè)量裝置的集熱管截面示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、集熱管2、連通管3、透鏡4、透明蓋板5、箱體6、保溫層，7內(nèi)翅片，8連通孔，9小通道，10壓力測(cè)量裝置，31第一透鏡，32第二透鏡。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，一種太陽(yáng)能平板式集熱器，包括箱體5、集熱管1，所述箱體5頂部設(shè)置透明蓋板4，箱體5底部設(shè)置保溫層6，所述集熱管1設(shè)置在箱體5內(nèi)，所述集熱管1為并排的多根，相鄰的集熱管1之間通過(guò)連通管2連通。

集熱器在運(yùn)行過(guò)程中，存在流體分配不均勻，而且因?yàn)樵诩療徇^(guò)程中，不同的集熱管吸收的熱量不同，導(dǎo)致不同的集熱管內(nèi)流體溫度不同，有的集熱管內(nèi)甚至流體，例如水成為氣液兩相的狀態(tài)，有的集熱管內(nèi)流體依然是液體，這樣因?yàn)榱黧w變成蒸汽而導(dǎo)致集熱管內(nèi)壓力變大，因此通過(guò)在集熱管之間設(shè)置連通管，可以使得流體在集熱管內(nèi)互相流動(dòng)，這樣使得所有集熱管內(nèi)的壓力分配達(dá)到平衡，也能促進(jìn)流體分配達(dá)到平衡。

作為優(yōu)選，如圖1所示，所述連通管2設(shè)置在集熱管1的中部和底部之間的位置。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將連通管2設(shè)置在此位置，保證集熱管內(nèi)流體通過(guò)連通管2內(nèi)更充分流動(dòng)，能夠進(jìn)一步達(dá)到壓力均衡的目的。

作為優(yōu)選，如圖2所示，沿著集熱管1延伸的方向，相鄰的兩根集熱管1之間設(shè)置多根連通管2。

通過(guò)如此設(shè)置，能夠使得整個(gè)流體在流動(dòng)過(guò)程中不斷的均衡壓力，保證整個(gè)流動(dòng)過(guò)程壓力均衡。

作為優(yōu)選，沿著集熱管1內(nèi)流體的流動(dòng)方向，相鄰連通管2之間的距離不斷減小。

此目的是為了設(shè)置更多的連通管，因?yàn)殡S著流體的流動(dòng)，流體不斷的受熱，隨著了流體不斷的受熱，不同集熱管內(nèi)的受熱越來(lái)越不均勻，因此通過(guò)上述設(shè)置，能夠保證在流體流動(dòng)過(guò)程中盡快的達(dá)到壓力均衡。

作為優(yōu)選，沿著集熱管內(nèi)流體的流動(dòng)方向，相鄰連通管之間的距離不斷減小的幅度越來(lái)越大。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述設(shè)置，能夠保證在流體流動(dòng)過(guò)程中更優(yōu)更快的達(dá)到壓力均衡。

作為優(yōu)選，如圖1所示，集熱管1上部設(shè)置透鏡3；所述集熱管1內(nèi)裝有工質(zhì)，所述集熱管與進(jìn)口集箱和出口集箱(圖未示)連接。太陽(yáng)光穿過(guò)箱體5的頂部的透明蓋板4到達(dá)透鏡3，然后通過(guò)透鏡3聚焦照射在集熱管1上，將集熱管1的工質(zhì)加熱。

作為優(yōu)選，所述透鏡3的焦點(diǎn)位于集熱管1的中心，例如圓管位于圓心，菱形管位于兩個(gè)對(duì)角連線的交點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述透鏡3是菲涅爾透鏡。

作為優(yōu)選，該箱體5呈平板狀設(shè)置。所述工質(zhì)為導(dǎo)熱油、水或者其它有機(jī)工質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述透明蓋板4為透明玻璃。

所述透鏡3為多個(gè)，每個(gè)透鏡3對(duì)應(yīng)一根集熱管1，所述相鄰的透鏡3相連接，所述每一個(gè)透鏡3包括多段，例如在圖1的實(shí)施例中，每一透鏡3呈三段設(shè)置，包括頂部的中間段及分別連接中間段兩側(cè)的傾斜段。

作為優(yōu)選，如圖3所示，所述集熱管1的橫截面為菱形。

圖3雖然沒(méi)有展示連通管2，但是作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖3的菱形結(jié)構(gòu)集熱管的實(shí)施例中也包括了連通管2。

作為優(yōu)選，所述菱形中的兩個(gè)相對(duì)的角的連線垂至于透明蓋板4。

通過(guò)設(shè)置菱形結(jié)構(gòu)集熱管1以及將集熱管1設(shè)置為兩個(gè)相對(duì)的角的連線垂至于透明蓋板4，可以保證更多的集熱管表面能夠吸收到太陽(yáng)能，從而能夠充分利用太陽(yáng)能。

作為優(yōu)選，每一透鏡3呈兩段設(shè)置，包括傾斜段31和31。所述傾斜段31和32沿著菱形的上部的兩條邊延伸，如圖4所示。

通過(guò)如此設(shè)置，可以保證能夠集熱多個(gè)方向的太陽(yáng)能，如圖4所示，從而達(dá)到充分利用太陽(yáng)能。

作為優(yōu)選，所述傾斜段31和32的焦點(diǎn)位于菱形的兩個(gè)對(duì)角連線的交點(diǎn)。

作為優(yōu)選，菱形的四條邊相等，菱形的四個(gè)角相等。

作為優(yōu)選，所述集熱管內(nèi)部設(shè)置內(nèi)翅片7，所述內(nèi)翅片7連接菱形的對(duì)角，如圖5所示。所述內(nèi)翅片7將集熱管1內(nèi)部分為多個(gè)小通道9，在內(nèi)翅片上設(shè)置連通孔8，從而使相鄰的小通道9彼此連通。

通過(guò)設(shè)置內(nèi)翅片7，將集熱管1內(nèi)部分為多個(gè)小通道9，進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱，但是相應(yīng)的流體流動(dòng)的壓力增加。通過(guò)設(shè)置連通孔8，保證相鄰的小通道9之間的連通，從而使得壓力大的小通道內(nèi)的流體可以向鄰近的壓力小的小通道內(nèi)流動(dòng)，解決冷凝端的內(nèi)部各個(gè)小流道9壓力不均勻以及局部壓力過(guò)大的問(wèn)題，從而促進(jìn)了流體在換熱通道內(nèi)的充分流動(dòng)，同時(shí)通過(guò)連通孔8的設(shè)置，也降低了集熱管內(nèi)部的壓力，提高了換熱效率，同時(shí)也提高了集熱管的使用壽命。

優(yōu)選的，沿著集熱管1內(nèi)流體的流動(dòng)方向，所述連通孔8的面積不斷的增加。

所述的連通孔8為圓形結(jié)構(gòu)，沿著集熱管1內(nèi)流體的流動(dòng)方向，所述圓形結(jié)構(gòu)的半徑不斷的增加。

因?yàn)檠刂療峁?內(nèi)流體的流動(dòng)方向，集熱管1內(nèi)的流體不斷的吸熱甚至蒸發(fā)，因此使得集熱管的壓力不斷的增加，而且因?yàn)檫B通孔8的存在，使得集熱管1內(nèi)部的壓力分配越來(lái)越均勻，因此連通孔的面積需要很大，通過(guò)設(shè)置不斷的變大，從而使得在保證熱管內(nèi)部壓力均勻和壓力的情況下，通過(guò)連通孔面積的變化來(lái)增加換熱面積，從而提高換熱效率。

優(yōu)選的，沿著集熱管1內(nèi)流體的流動(dòng)方向，所述連通孔8的面積不斷的增加的幅度不斷增加。通過(guò)如此設(shè)置，也是符合流動(dòng)壓力的變化規(guī)律，進(jìn)一步降低流動(dòng)阻力的同時(shí)，提高換熱效率。通過(guò)如此設(shè)置，通過(guò)是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以提高9%左右的換熱效率，同時(shí)阻力基本保持不變。

優(yōu)選的，沿著集熱管1內(nèi)流體的流動(dòng)方向，連通孔8的分布數(shù)量越來(lái)越多，進(jìn)一步優(yōu)選，所述連通孔數(shù)量不斷的增加的幅度不斷增加。

通過(guò)上述數(shù)量的分布原理與面積減少原理相同，與連通孔數(shù)量完全相同相比，通過(guò)數(shù)量分布來(lái)減少流通面積。

作為優(yōu)選，如圖6、7所示，每個(gè)內(nèi)翅片上設(shè)置多排連通孔8，如圖7所示，所述多個(gè)連通孔8為錯(cuò)排結(jié)構(gòu)。通過(guò)錯(cuò)排接構(gòu)，可以進(jìn)一步提高換熱，降低壓力。

作為優(yōu)選，還包括測(cè)量集熱管壓力的壓力測(cè)量裝置10。所述壓力測(cè)量裝置10連接到集熱管1，通過(guò)測(cè)量集熱管1內(nèi)的壓力，來(lái)檢查集熱管1是否發(fā)生泄漏，一旦發(fā)生泄漏，則壓力測(cè)量裝置10的測(cè)量數(shù)據(jù)就會(huì)異常，則及時(shí)關(guān)閉進(jìn)入集熱管1中的流體閥門(mén)。

作為優(yōu)選，所述集熱器還包括控制系統(tǒng)和閥門(mén)，所述控制系統(tǒng)與閥門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，用于控制閥門(mén)的開(kāi)閉以及閥門(mén)流量的大小。所述控制系統(tǒng)與壓力測(cè)量裝置10進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，用于檢測(cè)壓力測(cè)量裝置10測(cè)量的壓力。一旦控制系統(tǒng)檢測(cè)的壓力測(cè)量裝置10的壓力低于預(yù)定數(shù)值，則表明壓力異常，很可能集熱管1發(fā)生泄漏，此時(shí)控制系統(tǒng)控制閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，禁止流體流入集熱管中。通過(guò)上述的自動(dòng)控制功能，使得監(jiān)控過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

所述集熱管1之間通過(guò)連通管2進(jìn)行連通，作為優(yōu)選，所述壓力測(cè)量裝置10與多個(gè)集熱管1的任何一個(gè)進(jìn)行連接。

通過(guò)設(shè)置連通管2，使得多個(gè)集熱管1連通起來(lái)，一旦某一個(gè)集熱管發(fā)生泄漏，則因?yàn)檫B通的原因，壓力測(cè)量裝置10也會(huì)隨時(shí)檢測(cè)到壓力異常，則也會(huì)自動(dòng)控制流體閥門(mén)關(guān)閉，避免流體進(jìn)入到換熱管中。這樣可以減少壓力測(cè)量裝置10的數(shù)量，僅僅通過(guò)一個(gè)或者數(shù)量少的壓力測(cè)量裝置，從而實(shí)現(xiàn)所有集熱管的壓力檢測(cè)。

作為優(yōu)選，所述流體先通過(guò)集熱管的進(jìn)口集管，然后通過(guò)進(jìn)口集管進(jìn)入各個(gè)集熱管1。所述的閥門(mén)設(shè)置在流體進(jìn)入進(jìn)口集管的管路上。這樣當(dāng)檢測(cè)到泄露的時(shí)候，自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)，則流體無(wú)法進(jìn)入進(jìn)口集管，自然無(wú)法進(jìn)入集熱管。

作為優(yōu)選，箱體5內(nèi)為真空結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述壓力測(cè)量裝置10測(cè)量集熱管1上部的壓力。主要是在運(yùn)行過(guò)程中，上部一般是蒸汽狀態(tài)，壓力最大。一旦發(fā)生泄漏，壓力變化明顯，所以測(cè)量最為準(zhǔn)確。

作為優(yōu)選，可以使用濕度測(cè)量裝置來(lái)代替壓力測(cè)量裝置10。所述濕度測(cè)量裝置設(shè)置在箱體內(nèi)，濕度測(cè)量裝置與控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，一旦流體泄漏，則會(huì)進(jìn)入箱體內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)的濕度高于一定數(shù)值，即測(cè)量數(shù)據(jù)就會(huì)異常，則控制系統(tǒng)及時(shí)關(guān)閉進(jìn)入集熱管1中的流體閥門(mén)。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。