Солнечный тепловой коллектор Советский патент 1987 года по МПК F24J2/26 F24J2/15 

113321

Изобретение относится к гелиотехике, в частности к устройствам для олучения горячего воздуха, нагретоо за счет тепла солнечной радиации используемого, например, в гелио- ушилках в качестве сушильного агена.

Цель изобретения - интенсифика1Ц1я роцесса теплопередачи путем увели- IQ ения турбулизации потока теплоноителя .

На чертеже представлен солнечый тепловой коллектор, общий вид.

Солнечный тепловбй коллектор со- 5 ержит концентратор 1 и установленный в. его фокальной зоне поглотитель, выполненный в виде трубы 2 с размещенным в ней трубчатым нагревателем 3, образующим с трубой 2 20 кольцевой канал А, в Котором установлена спиральная лента 5, выполненная из эластичного материала, труба 2 снабжена наружными ребрами 6 и внутренними спиральными высту- 25 пами 7, а нагреватель 3 - наружными спиральными выступами 8. Отношение шага выступов 7 и 8 трГубы 2 и нагревателя 3 к их эквивалентному диаметру 12-14, а отношение эквивалентных зо диаметров выступов 7 и 8 к эквивалентному диаметру кольцевого канала 4 0,02-0,06. Труба 2 размещена внутри прозрачных оболочек 9 и 10, полость 11 между которыми вакуумиро- вана.

Солнечный тепловой коллектор работает следующим образом. . . Сконцентрированный поток излучения, отраженный от зеркальной поверх- Q ности концентратора 1, проходит через прозрачные оболочки 9 и 10 и поглощается ребрами 6 и поверхностью трубы 2. Нагреваемый газообразный теплоноситель (воздух) вводят в коль- . цевой канал 4 и выводят из этого канала косотангенциальными подводящим и отводящим патрубками (не показаны), пЬдсоединенными к трубе 2. К нагревателю 3, выполненному в виде тер- мического электронагревателя (ТЭН), подводят (не показано) регулируемое напряжение, подбором величины которого обеспечивают нагрев газообразного теплоносителя (воздуха) до определенной- температуры. По нагревателю 3 могут также пропускать нагретый промежуточный жидкий теплоноси- ;тель. Ом1) зафиксированную концами

35

Q

5 0 5 о

Q .

5

10:

ленту 5, воздух совершает движение по восходящей спирально траектории и нагревается по ходу движения за счет тепла солнечной радиации, поглощаемого трубой 2, или (и) тепла, передаваемого воздуху нагревателем 3.

Периодическими колебаниями давления нагреваемого воздуха вызывают соответствующие сокращения эластичной ленты 5, что приводит к интен- . сивному перемешиванию потока нагреваемого воздуха в радиальном и осевом направлениях. Регулирование притока солнечной рад1- ации к трубе 2 может осуществляться с помощью цилиндрического экранирующего приспособления в виде отрезка цилиндра (не показан), надетого на трубу 2 и перемещаемого вдоль своей оси, или путем изменения ориентации концентратора 1 относительно солнца. Покинувший кольцевой канал 4 и нагретый до заданной температуры воздух пропускают через теплоаккумули- рующее устройство, затем с требуе- мыми тепловлажностными параметрами, приданными после окончательной доработки (осушки или увлажнения в специальных устройствах), подают в сушильную камеру (не показана) и используют его в качестве свежего сушильного агента.

Соотношение между эквивалентными диаметрами выступов 7 и В и кольце- вого канала 4 0,02-0,06 и отношение между шагом выступов 7 и 8 трубы 2 и нагревателя 3 к их эквивалентному диаметру 12-14 создают оптимальные условия для интенсификации теплопередачи от трубы 2 и нагревателя 3 к потйку теплоносителя.

В предлагаемом коллекторе кольцевой канал 4 с размещенной в нем спиральной лентой 5 и выступами 7 и 8, выполненными в виде, например, проволочных оребрений, обеспечивают резкое увеличение интенсивности передачи тепла от трубы 2 и нагревателя 3 к закручиваемому потоку воздуха, что приводит к соответствующему снижению металлоемкости и массы коллектора при неизменной производительности по теплу и удельн:ой затрате мощности на преодоление аэродинамического соп отивления, отнесен1 ого к единице пов ёрхности конвективного теплообмена.

3133

Формула изобретения

Солнечный тепловой коллектор, содержащий концентратор и установленный в его фокальной зоне поглотитель, выполненный в виде трубы с размещенным в ней трубчатым нагревателем, образующим с трубой кольцевой канал, в котором установлена спиральная лен- та, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса теплопередачи путем увеличения тур104

булизации потока теплоносителя, спиральная лента выполнена из -пластичного материала, труба снабжена наружными ребрами и внутренними спиральными выступами, а нагреватель - наружными спиральными выступами, причем отношение шага выступов трубы и нагревателя к их эквивалентному диаметру 12-14, а отнощение эквивалентного диаметра выступов к эквивалентному диаметру кольцевого канала 0,02-0,06.

Изобретение относится к гелиотехнике и позволяет интенсифицировать процесс .теплопередачи путем увеличения турбулизации потока. В кольцевом канале 4, образованном трубой 2 и размещенным в ней трубчатым нагревателем 3, установлена спиральная лента 5 из эластичного материала. Отношение шага спиральных выступов (СВ) 7, 8 трубы 2 и нагревателя 3 к их эквивалентному диаметру равно. 12-14. Отношение эквивалентного диа метра СВ 7, 8 к эквивалентному диаметру канала 4 0,02-0,06. В результате обеспечивается резкое увеличение интенсивности передачи тепла от трубы и нагревателя к закручиваемому потоку воздуха, что приводит к соответствующему снижению металлоемкости и массы устройства при неизменной производительности по теплу и удельной затрате мощнос- .ти на преодоление аэродинамического сопротивления, отнесенного к единице поверхности конвективного теплообмена. 1 ил. С/)