СОЛНЕЧНЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F24J2/22 

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к плоским коллекторам для нагрева газообразной среды.

Известны солнечные воздухонагреватели, содержащие корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя.

Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем рабочая поверхность выполнена в виде капиллярной структуры с тупиковыми капиллярами, ориентированными перпендикулярно плоскости поглотителя. Длина капилляра должна пятикратно превышать его диаметр, что приводит к повышению КПД нагревателей.

Однако развитие поверхности, воспринимающей солнечное излучение за счет создания в поглотителе развитой капиллярной структуры, неизбежно приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и, следовательно, к снижению КПД воздухонагревателя.

Цель изобретения повышение КПД воздухонагревателя.

Это достигается тем, что в солнечном воздухонагревателе, содержащем корпус с прозрачной верхней стенкой и поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления и (лунки) в форме шаровых сегментов, центральный угол которых находится в диапазоне ≅ α ≅ π
Такое выполнение углублений в поглотителе со стороны рабочей поверхности позволяет существенно интенсифицировать пристенную теплоотдачу не только за счет механизмов но и за счет возникновения смерчевых образований над углублениями, выносящих пристенный слой (наиболее нагретый) теплоносителя, и его замены теплоносителем с низкой температурой. Диапазон значений центрального угла шаровых сегментов, образующих углубления, выбирается исходя из того, что при углах α больших π происходит затенение части рабочей поверхности даже при оптимальных углах падения солнечного излучения. Если центральный угол α меньше то смерчевые образования прекращают существования и теплообмен растет только за счет увеличения рабочей поверхности поглотителя.

На фиг. 1 представлен солнечный воздухонагреватель, разрез; на фиг. 2 то же, вид в плане; на фиг. 3 узел I на фиг. 1.

Солнечный воздухонагреватель имеет корпус 1 с прозрачной верхней стенкой 2 и плоским поглотителем 3, установленным в корпусе 1 с образованием воздушного канала 4 между стенкой 2 и рабочей поверхностью 5 поглотителя 3, со стороны которой в поглотителе 3 выполнены углубления 6 в форме шаровых сегментов. К каналу 4 подведены патрубки 7 и 8 для подачи и отвода теплоносителя (воздуха) соответственно. Размер h углублений меньше толщины Н слоя поглотителя (см. фиг. 3), а расстояние между соседними углублениями а, как показали экспериментальные исследования, определяется из соотношения 0,2≅ 0,7.

Воздухонагреватель работает следующим образом.

Излучение, проникая через стенку 2, улавливается поглотителем 3, рабочая поверхность 5 которого омывается нагреваемым газом, протекающим в канале 4. Наличие углублений 6 в поглотителе 3 со стороны рабочей поверхности 5 способствует возникновению смерчевых образований, с помощью которых происходит существенная интенсификация теплообмена вблизи рабочей поверхности 5 поглотителя 4, что повышает КПД нагревателя.

Использование: в гелиотехнике, в частности для создания эффективных плоских коллекторов для нагрева газообразной среды. Сущность изобретения: в поглотителе 3 солнечного излучения со стороны рабочей поверхности 5, образующей совместно с прозрачной верхней стенкой 2 корпуса 1 канал 4 для прохода теплоносителя, выполнены углубления 6 в форме шаровых сегментов. Центральный угол сегментов ограничен диапазоном 45-180°, что позволяет повысить КПД нагревателя за счет возникновения смерчевых образований над углублениями. 3 ил.

СОЛНЕЧНЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления, отличающийся тем, что углубления выполнены в форме шаровых сегментов с центральным углом, ограниченным диапазоном
π/4 ≅ α ≅ π.