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結(jié)合固-固相變貯熱材料的交叉波形流道太陽能空氣集熱器的制作方法

文檔序號(hào):4752740閱讀:260來源:國知局
專利名稱:結(jié)合固-固相變貯熱材料的交叉波形流道太陽能空氣集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種與固一固相變貯熱材料結(jié)合 的交叉波形流道太陽能空氣集熱器。
背景技術(shù)
平板型空氣集熱器按吸熱板形式及內(nèi)部空氣流動(dòng)情況可分為滲透型和非滲透型 兩大類,非滲透型集熱器的特點(diǎn)是空氣在吸熱板的上面或下面流過,不能穿透吸熱板本身, 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,阻力小,成本低,缺點(diǎn)是效率較低。為強(qiáng)化空氣傳熱,通??稍谖鼰岚?上增加肋片等措施,但也會(huì)增大流動(dòng)阻力;滲透型集熱器吸熱板特點(diǎn)是空氣可從吸熱板中穿 過,換熱面積較大,可使傳熱過程得到強(qiáng)化,其優(yōu)點(diǎn)是效率較高,缺點(diǎn)是成本高,阻力大。
在現(xiàn)有的太陽能空氣集熱器實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)太陽輻射變化較大時(shí),空氣集熱器的出口溫 度波動(dòng)也較大,不能提供較為穩(wěn)定的熱空氣。
和一般顯熱IC能相比,相比貯熱具有貯熱密度大,貯熱容積體積小,熱效高,吸熱放熱
為恒溫過程等優(yōu)點(diǎn)。但固--液相變貯熱材料過冷較嚴(yán)重且容易發(fā)生液相分層,導(dǎo)致貯熱性能
惡化。另外由于液相的存在往往有一定的腐蝕性和毒性,需要耐腐蝕材料如金屬、塑料等做
成密封容器,使得容器的價(jià)格往往高于貯熱材料的價(jià)格。此外,固--液相變往往導(dǎo)致相變材
料體積發(fā)生較大的變化,給使用系統(tǒng)和制作過程帶來不少問題,和固--液相變貯熱材料相比,
固-固相變貯熱材料雖然有相變貯熱小和相變溫度高的不足之外,但它有固--液相變貯熱材料
無法比擬的一些優(yōu)點(diǎn),如相變前后體積變化小,相變時(shí)無液相產(chǎn)生、無泄漏、材料對(duì)容積的
腐蝕小、使用壽命長(zhǎng)、過冷度輕等優(yōu)點(diǎn)。
多元醇固一固相變貯熱材料是貯熱效率較高,穩(wěn)定性較好的貯熱材料,它具有較寬的固
-固相變溫度,不同相變溫度下的轉(zhuǎn)變熱也較高,在發(fā)生固-固相變時(shí),能可逆地吸收和釋放 大量的熱,且體積變化小、過冷度輕、無毒無腐蝕、不存在液相等優(yōu)點(diǎn)。每一種多元醇都具 有一定的轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變熱,為了拓寬溫度范圍,以適應(yīng)不同溫度的要求,還可把不同的多 元醇材料按不同比例混合形成合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種與固一固相變貯熱材料結(jié)合的交叉波形流道太陽能空氣集熱器。 其集熱器采用正弦波形的吸熱板及正弦波狀擾流底板,和相似結(jié)構(gòu)尺寸的平板型空氣集熱器
相比,不但增大了換熱面積,同時(shí)也增加空氣的擾動(dòng),提高了換熱系數(shù),又不會(huì)使得流動(dòng)阻 力過大(比V型板小得多)。
由于空氣集熱器工作溫度較高,因而熱損較大,效率較低,加入多元醇固一固相變貯 熱材料后,當(dāng)工作溫度較高且高于貯熱材料的相變溫度后,相變材料吸熱,使工作溫度比不 加貯熱材料時(shí)降低;而當(dāng)工作溫度下降到低于相變貯熱材料的相變溫度后,貯熱材料開始放熱,使集熱器出口溫度維持在較穩(wěn)定的溫度范圍。這樣不但降低了空氣集熱器的熱損,提高 了效率,還延長(zhǎng)了工作時(shí)間。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案是集熱器包括透明蓋板、邊框、保溫層、 正弦波狀吸熱板和正弦波狀擾流底板構(gòu)成空氣流道,吸熱板上表面上凸波形槽內(nèi)為固 一固相 變貯熱材料,空氣集熱器入口及出口,空氣集熱器入口上設(shè)置過濾層,空氣出口可根據(jù)需要 設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)。
空氣流道由正弦波狀吸熱板及與吸熱板正交的正弦波狀擾流底板構(gòu)成,正弦波狀吸熱板 與透明蓋板間腔體密封,正弦波狀吸熱板沿流動(dòng)方向縱向放置,上表面為選擇性吸收涂層, 正弦波狀吸熱板下表面的上凸波形槽內(nèi)放置預(yù)先加工好的固一固相變貯熱材料。正弦波狀吸 熱板可根據(jù)需要加工為不同的幾何形狀,從而有比平板吸熱體更大的不同的采光面積及容納 更多的固一固相變貯熱材料。正交放置正弦波狀擾流底板也可根據(jù)不同的換熱性能及阻力要 求加工為不同的幾何形狀,從而使空氣流動(dòng)時(shí)具有不同的擾流強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中6處的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
見圖l所示,本發(fā)明包括透明蓋板l、邊框2、保溫層3、正弦波狀吸熱
板4、正弦波狀擾流底板5、固一固相變貯熱材料6、空氣過濾裝置7、空氣入口8、空氣出 □ 9。
所述的正弦波狀吸熱板4和正弦波狀擾流底板5可根據(jù)需要設(shè)計(jì)加工為不同形狀的正弦 波狀。
由于空氣集熱器工作溫度較高,選擇PG (三羥甲基乙烷PG—pentaglycerine, C5H1203,轉(zhuǎn) 變溫度為81.7°C,轉(zhuǎn)變焓為193J/g)作為固一固相變貯熱材料6。為改善多元醇材料在實(shí)際 使用時(shí)的傳熱性能差這一特點(diǎn),同時(shí)考慮其吸熱放熱速率的適中,將制備好的多元醇固一固 相變貯熱材料按不同的重量比加入金屬片后封裝于波形吸熱板下表面的上凸波形槽內(nèi)。
太陽輻射透過透明蓋板1后,加熱正弦波狀吸熱板4,空氣由空氣入口 8經(jīng)空氣過濾裝 置7過濾后,進(jìn)入由正弦波狀吸熱板4、正弦波狀擾流底板5組成的交叉波形流道,被正弦 波狀擾流底板5擾流,使空氣在流道內(nèi)被充分換熱,最后經(jīng)空氣出口9流出到使用場(chǎng)合。
當(dāng)太陽輻射較大,正弦波狀吸熱板4溫度高于固一固相變貯熱材料6的轉(zhuǎn)變溫度時(shí),固 -固相變貯熱材料6開始吸收熱量,從而使正弦波狀吸熱板4的溫度隨太陽輻射的增強(qiáng)而升 高的幅度趨緩或不再繼續(xù)升高,從而使空氣出口 9的溫度保持在較為穩(wěn)定的狀態(tài);當(dāng)太陽輻 射變小時(shí),正弦波狀吸熱板4溫度低于固一固相變貯熱材料6的轉(zhuǎn)變溫度,固一固相變貯熱材料6開始放出熱量,使空氣出口9的溫度波動(dòng)減小。
以上所述實(shí)施.例,只是本發(fā)明的典型實(shí)例,并非來限制本發(fā)明實(shí)施范圍,故凡依本發(fā)明 申請(qǐng)專利范圍所述的構(gòu)造、特征、及原理所做的等效變化,均應(yīng)包括本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種結(jié)合固—固相變貯熱材料的交叉波形流道太陽能空氣集熱器,其特征在于該集熱器透明蓋板(1)、邊框(2)、保溫層(3)、正弦波狀吸熱板(4)、正弦波狀擾流底板(5)、固—固相變貯熱材料(6)、空氣過濾裝置(7)、空氣入口(8)、空氣出口(9)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱器,其特征在于空氣流道由正弦波狀吸熱板(4)及與吸熱板正 交的正弦波狀擾流底板(5)構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱器,其特征在于正弦波狀吸熱板(4)和正弦波狀擾流底板(5) 可以是不同幾何尺度的正弦波形板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱器,其特征在于正弦波狀吸熱板(4)與透明蓋板(1)間腔體 密封,正弦波狀吸熱板(4)沿流動(dòng)方向縱向放置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能空氣集熱器,其特征在于正弦波狀吸熱板(4)下表面的上凸波形槽內(nèi)封 裝預(yù)先制備好的固一固相變貯熱材料(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱器,其特征在于固一固相變貯熱材料(6)可按不同的重量比加 入金屬片后制備而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種與固—固相變貯熱材料結(jié)合的交叉波形流道太陽能空氣集熱器。其包括透明蓋板、邊框、保溫層、正弦波狀吸熱板、正弦波狀擾流底板、固—固相變貯熱材料、空氣過濾裝置、空氣入口、空氣出口。集熱器的正弦波狀吸熱板與正弦波狀擾流底板組成的交叉波形流道,空氣經(jīng)過濾裝置進(jìn)入集熱后,被正弦波狀擾流底板擾流,使空氣在流道內(nèi)與正弦波狀吸熱板充分換熱,正弦波狀吸熱板增大了換熱面積。將制備好的多元醇固—固相變貯熱材料加入金屬片后封裝于正弦波狀吸熱板下表面的上凸波形槽內(nèi),發(fā)生相變時(shí),能可逆地吸收和釋放大量的熱,且體積變化小、過冷度輕、無毒無腐蝕、不存在液相。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)集熱器工作時(shí)出口溫度維持在較穩(wěn)定的溫度范圍,降低空氣集熱器的熱損,提高效率,還延長(zhǎng)工作時(shí)間。
文檔編號(hào)F24J2/34GK101520241SQ20091009407
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者滔 劉, 明 李, 林文賢, 高文峰 申請(qǐng)人:云南師范大學(xué)
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