專利名稱：內(nèi)熱式自然輻射能集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內(nèi)熱式進行熱交換的自然輻射換熱裝置集熱器。
背景技術：
“地球—大氣系統(tǒng)”自然環(huán)境中，陽光的投射和大氣、云層、地表及其它物體等對陽光的反射、折射(統(tǒng)稱為漫射)和以自身溫度的本征熱輻射，因其多源、多向性，形成空間一個漫射大擴展源(朗伯源)，綜合稱之為自然輻射能源。
輻射換熱裝置大致分為直熱式(輻射轉(zhuǎn)換與熱傳導一次完成的)和間熱式，間熱式又分為兩種流體工質(zhì)裝在吸收器腔體內(nèi)的為外熱式，吸收器浸于流體工質(zhì)之內(nèi)的為內(nèi)熱式。
目前，直熱式尚屬罕見，應用最廣的還是間熱式，最先進的以真空熱管太陽能熱水器為代表，但仍存在種種不足。
迄今，能夠同時對可見光和不可見光有效輻射換熱的集熱裝置則是剛剛引起世人關注。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型內(nèi)熱式自然輻射能集熱器是不僅對直射陽光，還特別對漫射的吸收予以著重考慮，甚至在陽光非直射情況下也能發(fā)揮集熱功能而設計的集熱器。是我們申報的《內(nèi)熱式自然輻射能集熱器》發(fā)明專利實施的典型具體化。其特征是集熱器總成是由自外向內(nèi)依次是透明殼體、工質(zhì)、吸收器的三個同心球?qū)忧短讟嫵伞?br> 所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是透明殼體為一個內(nèi)、外透明罩形成真空夾層的密閉球形容器，其真空度≯0.5×10-1Pa(真空保溫的臨界壓強)，其上留有工質(zhì)出、回引導口，透明罩母材及其表面膜具有相同的選擇性透過特性。
所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是吸收器是由兩個金屬半球形薄殼嚴密焊接成的空心占空體及其外的微結構組成，兩者耐溫、耐壓、抗老化指標好，空心占空體之內(nèi)部略呈負壓，其外的微結構表面膜具有選擇性吸收特性。
所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是工質(zhì)為充滿透明殼體與吸收器之間全部空間的流體，與吸收器和透明罩都應有良好的相容性。
所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是工質(zhì)出口位于球形集熱器的北極處，工質(zhì)回口位于其南緯約135°處。
所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是工質(zhì)出、回引導口內(nèi)穿插有與占空體焊接、帶有側孔的圓形工質(zhì)引導管，該引導管由根母將透明殼體與占空體緊固，并與系統(tǒng)管路聯(lián)通。
本實用新型具有如下有益效果1.吸收器浸置于工質(zhì)之內(nèi)，形成內(nèi)熱工作方式。
2.工質(zhì)直對外部輻射的同時，還二次截獲來自吸收器的自然輻射能反射和吸收器的本征熱輻射，對輻射兼有直熱式功效，輻射換熱性能良好。
3.球形薄殼具有最高的抗壓強度。
4.占空體減少工質(zhì)總量，兼之工質(zhì)回口在加熱段，將加速工質(zhì)溫升，熱載體自然循環(huán)流暢。


圖1-集熱器總成示意圖圖2-圖1的I工質(zhì)出、回口局部剖視圖圖符A-縫線；B-銜接面；C-O形密封圈；真空嘴0；出口根母1；外透明罩2；引導口3；真空層4；內(nèi)透明罩5；工質(zhì)層6；微結構層7；占空體8；引導管9；回口根母10；支撐座11；側孔12。
具體實施方式
吸收器置于集熱器的中心，顯然吸收器的微結構輻射換熱后，熱能從內(nèi)向外傳，又因為微結構7浸在工質(zhì)層6內(nèi)，相互直接接觸，翅片結構的接觸面業(yè)已比球形外表面積擴大了許多倍，采用多孔疏松物或亂向絮狀物，例如染黑的沸石、碳纖維氈、有色的尼龍或金屬車削，等等，既可以降低成本，擴增孔表面比，無疑會增大熱交換面積；無規(guī)則的孔洞之模擬黑體效應非常顯著，輻射熱存積更佳。換熱速率和效率勢必會大幅度提高。
透過真空層工質(zhì)可以直對輻射，選擇工質(zhì)的品種或?qū)べ|(zhì)染色，呈現(xiàn)無色或有色、透明或半透明不同狀態(tài)，假以調(diào)整工質(zhì)自身的吸收、輻射及反射特性。達到更好的直熱式效果。
為排除工質(zhì)回管低于加熱段，積聚的低溫工質(zhì)阻滯循環(huán)，令工質(zhì)回口雖位于球下側(以保必要的熱虹吸)，但不低于球底—支撐座11處，低溫工質(zhì)始終返回在加熱段，工質(zhì)得以熱交換充分，熱載體自然循環(huán)流暢。
工質(zhì)引導管9穿插透明殼體的引導口，再通過根母1、10將占空體與透明殼體連接固定，并使工質(zhì)層6與系統(tǒng)管路連通。工質(zhì)通過引導管9的側孔12進入引導管9而導入系統(tǒng)管路。為防止工質(zhì)外泄，將根母1、10與外透明罩2間之縫線A周遭抹嚴密封膠。為防止工質(zhì)進入真空層4，將內(nèi)、外透明罩5、2銜接面B處黏合牢固；內(nèi)透明罩5的下凸榫與引導管9的凹槽之間及外透明罩2的凸榫與內(nèi)透明罩5的上凹槽之間，都夾有真空橡膠O形密封圈C?？紤]殼體的安全系數(shù)，外透明罩2壓差是外一個大氣壓，內(nèi)部為真空，故抗壓強度≮2atm(大氣壓)；內(nèi)透明罩5外部為真空，使用水作工質(zhì)，不沸騰時，內(nèi)部也是一個大氣壓，若使用相變傳熱工質(zhì)，內(nèi)部為蒸汽工作溫度的臨界壓強(壓強—溫度為非線性正比關系)，故其抗壓強度至少≮4atm。
權利要求1.一種內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是由外向內(nèi)依次為透明殼體、工質(zhì)、吸收器、占空體，層層嵌套的全封閉構件。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是透明殼體為一個雙層形成真空夾層的透明封閉容器，其上留有引導口。
3.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是工質(zhì)為充滿透明殼體與吸收器之間全部空間的流體。
4.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是吸收器為外表面深色的多面或多孔隙微結構，吸收器被工質(zhì)完全浸沒。
5.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是透明殼體由根母和穿插其引導口內(nèi)的工質(zhì)引導管與吸收器或占空體連接固定。
6.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，其特征是占空體為密閉中空殼體或輕質(zhì)實心體，占據(jù)吸收器內(nèi)圍的整個空間。
專利摘要本實用新型涉及一種內(nèi)熱式自然輻射能集熱器，吸收器于球形集熱器中心，透明真空層使工質(zhì)直對輻射，達到直熱式效果；其微結構浸在工質(zhì)內(nèi)，相互直接接觸，形成高效的內(nèi)熱式熱交換；微結構表面積大，孔洞之模擬黑體效應顯著，自然輻射能輻射換熱效率高。占空體占據(jù)空間，吸收面積不變，加熱段工質(zhì)量卻減少，從而溫升快，工質(zhì)出、回口溫差大，重力壓頭也就大；工質(zhì)回口位于球形集熱器的中下側，低溫工質(zhì)返位在加熱段，熱載體自然循環(huán)流暢。
文檔編號F24J2/48GK2670846SQ0326594
公開日2005年1月12日 申請日期2003年6月9日 優(yōu)先權日2003年6月9日
發(fā)明者徐衛(wèi)河, 吳峰風 申請人:徐衛(wèi)河, 北京華夏正邦科技有限公司