自然循環(huán)式系統(tǒng)集成真空管太陽能空氣集熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能光熱利用領域，是一種應用系統(tǒng)集成的理論與方法，將單孔盲腸狀真空管改造成能有效利用太陽能自然循環(huán)換熱機制加熱空氣介質(zhì)，應用于取暖、脫水干燥的新技術。
【背景技術】
[0002]真空管太陽能熱水器，在我國已經(jīng)是一種非常普及的太陽能熱利用產(chǎn)品了。但是，多年以來從1893年杜瓦發(fā)明暖水瓶；到1975年美國歐文斯-依利諾伊公司Owens-1llinois將暖水瓶膽拉長做成真空管太陽能集熱管，其用途歷來局限于加熱低溫熱水。
[0003]利用處于空曬狀態(tài)下的真空管來直接加熱空氣介質(zhì)，將其作為太陽能干燥器的熱空氣，用于取暖，或干燥物品的想法雖然已孕育了多年，但真正成為成熟實用的新技術產(chǎn)品，至今仍未見投放市場。這是因為要想將質(zhì)量密度僅為水密度1/800的空氣；利用單孔盲腸狀全玻璃真空管通過自然循環(huán)的換熱方式來加熱質(zhì)量密度和比重均更為稀薄的空氣介質(zhì)，并將其有效地應用于太陽能工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的干燥系統(tǒng)，完全脫離空壓動力機械的驅(qū)動，存在相當?shù)碾y度。據(jù)對進入新世紀以來我國專利技術成果的檢索查新，僅最近十年內(nèi)申報國家知識產(chǎn)權局，涉及真空管太陽能空氣集熱內(nèi)容公告的實用新型或發(fā)明專利，就有十余項之多；縱觀這些專利公告內(nèi)容，大體上可將其分為三種類型:
第I種類型，為在真空管內(nèi)插入一支熱管；或傳熱金屬構件，將真空管所產(chǎn)生的熱能通過直接傳導的方式引出管外，再在頂部的通風管道中，利用加壓空氣流與熱管的冷凝端類散熱物件進行熱交換，從而獲得熱空氣用于干燥系統(tǒng)；例如:公開號CN2823915Y，專利號為=200520065009.7;的熱管式空氣集熱器及公開號CN102748873A,專利號為201110111597.3 ;的類似熱管式的空氣集熱等兩項專利。
[0004]第2種類型，為將上述類熱管構件改變?yōu)橹锌展?；再將中空管插入到真空管?nèi)形成所謂管中管的套管結(jié)構；然后利用高壓空氣流從中空管中強制吹入真空管內(nèi)；或由中空管與真空管內(nèi)管之間的環(huán)狀通道中強制壓入冷空氣；再將已在真空管內(nèi)縱向繞行一周后，獲得熱量的熱空氣從環(huán)狀管(或中空管)中收集起來輸往干燥系統(tǒng)；例如:公開號CN201828037U,專利號為201020254759.X ;的噴流式專利；公開號CN103940101A,專利號為201310018935.8 ;帶V型聚光槽的中溫空氣集熱器專利；公開號CN103411320A，專利號201310306548.4 ;的單管吹吸型專利；以及公開號CN104006550A，專利號201410226178.8 ；的一吹一吸型；等四項專利。
[0005]第3種類型，為將盲腸狀真空管，改造為兩頭均開通，并將內(nèi)外兩管分別熔接為開口狀態(tài)的所謂雙開口管；或又稱為無底真空管；在管的兩頭均建立與管橫向相交的專用空氣通道，然后在一端加壓吹入冷空氣，而在另一端則收集經(jīng)中間雙開口真空管通道管壁加溫的熱空氣，作為干燥裝置的載熱介質(zhì)加以利用；例如:公開號CN200979302Y，專利號200620022425.3 ;公開號 CN201837200U,專利號 201020583278.3 ;公開號 CN103808031A,專利號201210447084.4 ;公開號CN103697601A，專利號201310733621.6 ;等四項運行原理和系統(tǒng)結(jié)構上大同小異的專利。
[0006]總而言之，上述三種類型的真空管空氣集熱器都有一個共同點，那就是都需要配置空氣動力裝置來對空氣流加壓，通過強制循環(huán)的換熱方式，才能將真空管產(chǎn)生的熱能提取出來。此外，所有專利都是成排組建的大系統(tǒng)，單根獨管難以形成功能完整的基礎部件。在第一種類型的熱管或類熱管型專利技術中，需要經(jīng)過二次換熱才能采集到熱空氣；這樣必然存在經(jīng)兩次熱交換造成的效率損失。在第三種類型的專利中，要求使用特殊制造的雙開口型真空管(或無底真空管)；如所周知，此種特殊型號的真空管，由于生產(chǎn)工藝復雜，在真空管的側(cè)向抽真空，不僅需要對現(xiàn)有真空管的生產(chǎn)設備和加工工藝進行技術改造后才能生產(chǎn)；而且在生產(chǎn)和運輸過程中，側(cè)向抽真空的密封抽氣咀極易被碰壞；導致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和廢品率都較高。所以至今幾乎沒有一家真空管生產(chǎn)廠家,有極積性來生產(chǎn)此類性能、效果，用途、用量，尚不明確的特殊型號的真空管；因而，此類專利新技術，從提出至今基本上難以得到有效的推廣應用。
[0007]
目前我國太陽能產(chǎn)業(yè)幾乎都集中生產(chǎn)0 58X1800型號的標準真空管，并已形成擁有3000多條專業(yè)化生產(chǎn)線，年總產(chǎn)量突破4億多支的海量生產(chǎn)能力。此類單孔盲腸狀的全玻璃真空管從發(fā)明至今幾十年過去了，無論是國內(nèi)還是國外的太陽能專家，在不改變現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構和生產(chǎn)工藝的前提下，一直未能找到一種簡單而有效地解決單孔盲腸狀全玻璃真空管自然循環(huán)高效換熱的簡單途徑和方法；致使此類真空管長期存在:死水悶曬，管溫過高，內(nèi)管結(jié)垢嚴重，單孔排污困難，循環(huán)效率低下，遇冷水炸管，水箱存在死水區(qū)，系統(tǒng)集儲分離建筑一體化安裝不便；等等一系列跨世紀難題。國內(nèi)外對全玻璃真空管的技術改造，功能改善與用途拓展期待已久。上述弊端若再得不到有效的解決，不僅嚴重制約真空管在全球太陽能熱利用中應有的使用價值；而且，隨著產(chǎn)能過剩危機的愈演逾烈，濫價競爭的惡果必將導致大批真空管生產(chǎn)企業(yè)的虧損倒閉；或停業(yè)。真空管產(chǎn)能過剩引發(fā)的危機，必將給我國整個新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，造成難以估量的負面影響和不可預測的經(jīng)濟損失。當前，我們面臨的任務是:迫切需要找到一種解決單孔盲腸狀真空管高效對流換熱的創(chuàng)新技術，以彌補其性能缺陷。開發(fā)自然循環(huán)式系統(tǒng)集成真空管空氣集熱新技術，不僅可拓展真空管在干燥領域利用的新途徑，而且也是緩解我國真空管產(chǎn)能過剩危機；確保我國新能源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的必由之路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足，在保留全玻璃真空管產(chǎn)成品幾何尺寸和加工工藝不作任何調(diào)整的前提下，通過在單開口真空管管口一端，安裝一支空氣分流器，和一組由導流板、定位片和空氣擾流裝置；等部件組合而成的導流-換熱管芯。從而將其系統(tǒng)集成為一支在太陽光熱輻射驅(qū)動下，能通過自然循環(huán)對流換熱機制，獨立運行的真空管空氣集熱器。以此作為總成部件，可任意構建不同規(guī)模和不同用途的各類型太陽能取暖、干燥
>J-U ρ?α裝直。
[0009]本發(fā)明解決其技術問題的技術方案是:
單開口玻璃真空管I開口一端安裝有空氣分流器2。
[0010]導流板10、定位片11及空氣擾流片12合成導流-換熱管芯13直插入真空管I內(nèi)。
[0011]空氣分流器2和導流-換熱管芯13由耐候性良好，具備防腐、無毒、保溫、耐高溫耐熱老化、可塑性強的材料制造。
[0012]空氣分流器2的熱空氣噴射出口通道由收斂段3、喉部4及擴散段5三部分組合而成；其收斂段3與真空管的熱空氣上浮通道16對接；擴散段5與橫向垂直的熱空氣集管6相通；熱空氣集管6管軸兩端管口上，設置有與相鄰熱空氣集管對口硬連接的螺紋接口。
[0013]空氣分流器2熱空氣噴射出口通道的正下方，設有真空管冷空氣入管通道17的冷空氣入口 7 ;在冷空氣入口 7的進口處安裝有防蟲網(wǎng)8和防雨罩9。
[0014]導流板10的下端頭，鑲嵌有與導流板平面相互垂直相交的定位片11 ;定位片的上方兩側(cè)安裝有若干片橫向展開的空氣擾流片12 ;三者組合成導流-換熱管芯13。
[0015]整個導流板10板面以下為冷空氣入管通道17 ;導流板10正面下段安裝有定位片11和空氣擾流片12的部分為空氣加熱區(qū)15 ;導流板10正面上段，則為熱空氣上浮通道16。
[0016]在玻璃真空管內(nèi)管中插入導流-換熱管芯13后；轉(zhuǎn)動定位片11上的偏心鎖固裝置14，即可將導流-換熱管芯13緊固在真空管內(nèi)管管壁上。
[0017]在真空管管口處將導流板10與空氣分流器2對接密封好后，該玻璃真空管就被集成為一支在太陽光熱福射下，能自動通過自然循環(huán)換熱機制加熱，并輸出熱空氣介質(zhì)的太陽能空氣集熱器的總成部件。
[0018]將若干支相同類型組裝好的自然循環(huán)式系統(tǒng)集成真空管空氣集熱器的熱空氣集管6，用相同口徑的管道直接(或活接)順序串聯(lián)起來；并在最后一支真空管太陽能空氣集熱器的熱空氣集管6沒有與其他真空管系統(tǒng)相連接的管口處，用管阻封死進出通道。相反把處于開頭第一支管位的真空管太陽能空氣集熱器的熱空氣集管6與最終進入干燥系統(tǒng)干燥室20的熱空氣導入總管連通后。在太陽光熱的照耀下，幾分鐘之后，隨著真空管管溫的升高，整個真空管空氣集熱器陣列就能自動進入正常工作狀態(tài):各管就近吸入周圍環(huán)境中的冷空氣，通過安裝在管內(nèi)的導流-換熱管芯13組件形成的所謂空氣加熱區(qū)15，將其迅速加溫為干熱空氣，然后通過熱空氣集管6源源不斷地送入到干燥室內(nèi)加熱被干燥物；最后再通過熱煙?系統(tǒng)30，將干燥室20中產(chǎn)生的濕熱空氣，直接抽排到室外大氣層中；從而使被干燥物得以實現(xiàn)有效的脫水干燥。
[0019]
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明自然循環(huán)式系統(tǒng)集成真空管空氣集熱器側(cè)剖面結(jié)構示意圖。
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