一種太陽能熱水器的制造方法
【專利說明】一種太陽能熱水器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于太陽能領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能熱水器。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問題也愈加嚴重，這些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高。能源問題已經(jīng)成為當代世界的最突出的問題之一。因而尋求新的能源，特別是無污染的清潔能源已成為現(xiàn)在人們研究的熱點。
[0004]太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，而且資源量巨大，地球表面每年收的太陽輻射能總量為1X10 18 kW*h，為世界年耗總能量的一萬多倍。世界各國都已經(jīng)把太陽能的利用作為新能源開發(fā)的重要一項，我國政府在《政府工作報告》也早已明確提出要積極發(fā)展新能源，其中太陽能的利用尤其占據(jù)著突出地位。然而由于太陽輻射到達地球上的能量密度小(每平方米約一千瓦)，而且又是不連續(xù)的，這給大規(guī)模的開發(fā)利用帶來一定困難。因此，為了廣泛利用太陽能，不僅要解決技術(shù)上的問題，而且在經(jīng)濟上必須能同常規(guī)能源相克爭。
[0005]—般情況下，集熱器加熱的水需要通過熱交換的方式傳遞給其他流體，或者進行存儲。但是太陽能集熱系統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，循環(huán)水循環(huán)加熱，但是在循環(huán)水循環(huán)過程中會產(chǎn)生一些不凝氣體，此外，有時候太陽光線強烈的情況下，集熱器中的水會形成汽水混合物，因此在加熱的水進行換熱的情況下，因為存在不凝氣體或者因為形成汽水熱水，從而導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)的降低，使得太陽能無法充分利用。
[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種新的太陽能熱水器，從而解決太陽能熱水與其流體進行換熱的情況下的換熱系數(shù)低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種新的太陽能系統(tǒng)，從而解決前面出現(xiàn)的技術(shù)問題。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種太陽能熱水器，包括水箱和熱管，所述熱管包括吸熱部分和放熱部分，所述放熱部分設(shè)置在水箱中，所述熱管吸熱部分吸收太陽能，通過放熱部分將熱量傳遞給水箱中的水；其特征在于，所述熱管為扁平管。
[0009]作為優(yōu)選，所述扁平管包括互相平行的管壁，所述相鄰的管壁之間形成流體通道，熱管包括設(shè)置在扁平管中的翅片，所述翅片設(shè)置在放熱部分。
[0010]作為優(yōu)選，所述翅片設(shè)置在管壁之間，所述翅片包括垂直于管壁的垂直部分，在垂直部分上通過沖壓方式加工突尖，從而使垂直部分兩側(cè)的流體通過垂直部分上沖壓方式形成的孔連通；所述突尖從垂直部分沿著混合物流動方向向外延伸。
[0011]作為優(yōu)選，，所述突尖為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設(shè)置在垂直部分上，并且垂直于管壁，相鄰的管壁的距離為H，等腰三角形底邊的長度為h，相鄰的垂直部分的距離為w，等腰三角形的頂角為b，所述突尖的延伸方向與混合物的流動方向的夾角為a，滿足如下公式:
c6*h/H=cl*Ln(L*sin(a)/w)+c2,
sin (b/2)=c3+c4*sin(a)_c5*(sin(a))2,
其中Ln是對數(shù)函數(shù)，cl、c2、c3、c4、c5、c6是系數(shù)，
0.237<cl<0.255,0.675〈c2〈0.703，0.867〈c3〈0.885，0.673〈 c4〈0.711，
1.135 <c5<l.152，
6.8〈c6〈7.6 ；
19。 <a〈71。 ，55。 <b〈165。；
10mm<w<15mm, 6mm<H<14mm ；
0.19〈L*sin (a)/w<0.41，0.29〈c6*h/H〈0.47 ；
H是以相鄰管壁相對的面之間的距離，W是以相鄰的垂直部分相對的面的距離，L為等腰三角形的頂點到底邊中點的距離。
[0012]作為優(yōu)選，所述放熱部分外部設(shè)置橫向翅片。
[0013]作為優(yōu)選，沿著熱管的寬度的中部向兩側(cè)，所述橫向翅片的高度逐漸減小。
[0014]作為優(yōu)選，所述突尖的延伸方向與流體的流動方向的夾角為a，同一個傾斜部分設(shè)置多個突尖，沿著熱水的流動方向，所述的夾角a越來越小。
[0015]作為優(yōu)選，同一個傾斜部分設(shè)置多個突尖，多個突尖交錯從傾斜部分兩側(cè)向外延伸。
[0016]作為優(yōu)選，所述突尖延伸的長度為L，同一個傾斜部分設(shè)置多個突尖，沿著熱水的流動方向，所述的長度L越來越小。
[0017]作為優(yōu)選，所述突尖為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設(shè)置在傾斜部分上，作為優(yōu)選，底邊與傾斜部分的傾斜角度相同，所述等腰三角形的頂角為b，同一個傾斜部分設(shè)置多個突尖，沿著熱水的流動方向，所述的頂角b越來越大。
[0018]作為優(yōu)選，所述突尖為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊設(shè)置在傾斜部分上，作為優(yōu)選，底邊與傾斜部分的傾斜角度相同，所述等腰三角形的底邊為S1，同一個傾斜部分設(shè)置多個突尖，沿著熱水的流動方向，所述的S1越來越小。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的太陽能熱水器具有如下的優(yōu)點:
1)本發(fā)明太陽能熱水器通過采用扁平熱管，使得熱管中的流體能夠充分接觸管壁，保證吸熱和放熱效果。
[0020]2)本發(fā)明將沖壓的突尖的板翅散熱片應(yīng)用到太陽能蓄熱系統(tǒng)，解決了含有不凝氣體的換熱效率低的問題，大大的節(jié)約了能源，克服了太陽能換熱系統(tǒng)效率低的問題，明顯的提尚了換熱效率。
[0021]3)—方面可以破壞層流底層，另一方面與“打孔”翅片相比，未因打孔損失換熱面積，而且“尖”和“孔”可以分別在不同高度上擾動流體，強化不同的熱阻環(huán)節(jié)；
4)沖壓“突尖”形成的小孔，借助“突尖”下游壓力場的影響，可實現(xiàn)翅片兩側(cè)介質(zhì)的壓力及質(zhì)量交換，對粘性底層和液膜的穩(wěn)定性造成破壞，強化換熱；
5)針對含有不凝氣體的熱水，能夠借助“突尖”實現(xiàn)擴大氣液界面以及氣相邊界層與冷卻壁面的接觸面積并增強擾動；
6)通過在放熱部分外部設(shè)置橫向翅片，一方面減少了水在水箱流動過程中的阻力，同時也進一步強化了傳熱。
[0022]7)通過設(shè)置橫向翅片的高度在扁平熱管寬度方向上的變化，使得散熱效果進一步提尚。
[0023]8)通過大量的實驗，確定了最佳的板翅式散熱管的結(jié)構(gòu)尺寸；
9)通過設(shè)計相鄰的管壁的距離為H，等腰三角形底邊的長度為h，相鄰的傾斜部分的距離為w，等腰三角形的頂角為b，所述突尖的延伸方向與熱水的流動方向的夾角為a等參數(shù)沿著流體流動方向的變化，提高了換熱效率或者降低流體壓力。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明太陽能熱水器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明集熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明太陽能熱水器截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明集熱管放熱部分橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明外部設(shè)置外部翅片集熱管橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明一個集熱管內(nèi)翅片橫切面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明集熱管內(nèi)翅片設(shè)置突尖結(jié)構(gòu)垂直部分平面的示意圖；
圖8是本發(fā)明集熱管內(nèi)翅片設(shè)置突尖結(jié)構(gòu)垂直部分平面的另一個示意圖；
圖9是本發(fā)明內(nèi)翅片的三角形突尖結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是本發(fā)明內(nèi)翅片三角形突尖流道中的切面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11本發(fā)明突尖向垂直部分兩側(cè)延伸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12是圖2中A — A截面改進結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖13是圖2中B — B截面改進結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]附圖標記如下:
1熱管，2流體通道，3管壁，4垂直部分，5水平部分，6突尖，7翅片，8吸熱部分，9水箱，10放熱部分，11外部翅片，12水箱入口管，13水箱出口管，14底板，15吸熱膜，16玻璃板，17隔熱層。
【具體實施方式】
[0026]