Гелиоколлектор Советский патент 1990 года по МПК F24J2/28 

Изобретение относится к гелиотехнике , к гелиоколлекторам с трубчатыми каналами, в частности к надувным. Целью изобретения является интенсификация теплообмена путем турбули- зации потока.

На фиг. 1 показан Гелиоколлектор9 общий вид; на фиг 2 - узел I на фиг 1; на фиг 3 - то же, вид сверху 5 на фиг. 4 - узел II на фиг 1; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг„7 - то же, вид сверху; на фиг.8 разрез В-Б на фиг, 1; на фиг. 9 - узел III на фиг 1; на фиг„ 10 - то же5 вид сверху; на фиг. 11 - узел IV на фиг о 1; на фиг, 12 - разрез В--В ha фиг.1$ на фиг. 13 - разрез Г-Г на фиг о 12.

Гелиоколлектор содержит трубчатые элементы 1, каждый из которых имеет наружную прозрачную и внутреннюю поглощающие оболочки 2 и 33 сообщена с подающим 4 и отводящим 5 патрубками з при этом на выходном конце погло щающей оболочки 2 установлена реактивная турбина в виде крыльчатки 6 „ Поглощающая оболочка 3 выполнена в виде соосных ыарнирно сочлененных секции 7, а вдоль их оси 8 установле вал 9 с крыльчатками 10Э расположенными в каждой секции 7 и прикрепленными к ее внутренней поверхности 11, причем крыльчатки 10 соседних секций 7 имеют неодинаковые гидродинамические характеристики

Угол наклона и количество лопасте 12 крыльчаток 10 соседних секций 7 неодинаковы„ Боковая поверхность 13 каждой секции 7 выполнена в виде участков четырех конгруэнтных эллиптических параболоидовэ а в поперечном сечении имеет форму гипоциклоиды.

На выходе каждой секции 7 выполнены полости 14 с теплоаккумулируюцим материалом. Наружная оболочка 2 с тыльной сторояы имеет зачерненный участок 15.

Элементы 1 со стороны подающих патрубков 4 сообщены с подающим тру бопроводом 16, а со стороны отводящих патрубков 5 - с отводящим трубопроводом 17. Со стороны трубопровода 16 установлен вентилятор 18.

Каждая крыльчатка 6 реактивной турбины имеет лопатки 19, направляющую шайбу 20, причем лопатки 19 с поглощающей оболочкой 3 секции 7.

0

5

0

5

0

0

5

Каждая крыльчатка 10 имеет поворотные лопатки 12, по оси 21 каждой из которых установлен механизм 22 поворота лопастей 12, и установлена на ступице 23 вала 9. Механизм 22 поворота лопастей 12 служит и элементом крепления крыльчатки 10 к поверхности 11 секции 7.

Наружная оболочка 12 на концах имеет переходники 24 с жесткими опорами 25 и шайбами 26 для установки и фиксации вала 9. Крайние секции 7 фиксируются шайбами (не показаны). Каждая секция 7, примыкающая к входному патрубку 4 имеет входной участок 27. Установка секций на рабочие места осуществляется с помощью втулок 28. Ступица 23 посажена на вал 9 с зазором, что облегчает вращение секции 1,

Для изготовления деталей гелиокол- лектора могут быть использованы следующие материалы: для трубопроводов 16 и 17 и оболочки 2 - прозрачный пленочный материал, например, пленки полиэтиленовая, поливинилхлоридная светотехническая мягкая, для секций ,, 7, участка 27 - черный полистирол или пластик, для вала 9 - фторопластt металл (в случае зал 9 может быть разборным с телескопическим соединением деталей, не показано), дпя переходников 24 и опор 25 - пластик или капрон, для крыльчаток 6 и 10 - полистирол и стеклопластик. Оболочка 2 приклеена к переходнику 24 или соединена с ним с помощью резинового жгута (не показан), причем в- этом случае соединение становится легкосборным и разборным. Для заполнения полостей 14 применяют парафин или глауберову соль. При членении оболочки 3 на три секции 7 в крайних из них по краям установлено по одной крыльчатке 6 и 10, а в средней по краям установлено две крыльчатки 10. Для снижения потерь тепла при гипоцик- лоидной форме сечения боковой поверхности секции 7 с диаметром d описывающей окружности на краевых участках секции 7 и 0,6 d в ее средней части, циаметр описывающей окружности внут- - ренней стенки полости 14 составляет соответственно 0,6 d и 0,5 d.

Гелиоколлектор работает следующим образом.

Солнечные лучи, проходя через оболочку 2 элемента 1,падают на теплопог5154Я

лощающие поверхности секций 7 и оболочки 2, нагревая их и расплавляя одновременно вещество в полости 14. Воздух вентилятором 18 через подающий трубопровод 16 нагнетается в элементы 1, пройдя которые, собирается в отводящем трубопроводе 17. В каждом элементе 1 поток воздуха поступает в пространство между оболочками 2 и 3 и J внутрь оболочки 3, омывая ее с внутренней и наружной сторон. При этом основной поток воздуха проходит внутри секций 7 оболочки 3 и только незначительная часть потока в количестве, J достаточном для того, чтобы оболочка 2 приняла рабочее положение, проходит между переходником 24 и .входным участком 27 на входе в элемент 1. Поток воздуха, проходя внутри секций 7, дей-2 ствует на крыльчатки 6 и 10, создавая вращательный момент, перемещающий секции 7. Но, так как в средней секции 7 установлены две крыльчатки 10 (турбины) с большим числом лопастей 2 12 и другим углом их установки, по сравнению с крайними секциями 7, а в последних по одной крыльчатке 10, средняя секция 7 вращается с большой угловой скоростью, чем крайние, что J способствует более интенсивному перемешиванию воздуха (турбулизации) по всей длине элемента 1 .Незначительная часть воздуха выходит в местах сочленения секций 7 (фиг. 6), что также улучшает теплооб- мен. Поток воздуха на входе в трубопровод 17 направлен перпендикулярно потоку воздуха, проходящему между оболочками 2 и 3 секций 7, что повышает

интенсивность теплообмена. Вращение средней секции 7 относительно большой угловой скоростью и делит элемент на участки с различной эффективностью теплообмена, что. влияет на КПД гелио- коллектрра. Вещество, находящееся в закрытых полостях 14, нагреваясь, плавится, переходя в жидкое состояние, тем самым накапливая теплоту и выравнивая температуру воздуха при переменной облачности, улучшая эффективность снабжения теплом объекта сушки. Изготовление оболочки 2 с тыльной стороны из теплопоглошающего материала. (отклонение от вертикали на ±50°), чт позволяет сделать соответствующая форма секций 7, дополнительно способствует нагреву теплоносителя в пространств между оболочками 2 и 3.

Q 5 0 5 Q

0

5

5

0

166

Скорость прохождения воздуха между оболочками 2 и 3 должна быть больше скорости конвективного потока от поглощающих секций 7, тогда конвективные потери через оболочку 2 исключены. Частоту вращения секций 7 можно регулировать, дискретно изменяя положение лопастей 12 при помощи механизма 22 поворота,.число лопастей 12, их форму и размеры. Чем больше число лопастей 12, их ширина и угол заклинивания (угол между хордой профиля и плоскостью вращения), тем при прочих равных условиях ниже скорость вращения.

Формула изобретения

1.Гслиоколлектор, содержащий по меньшей мере один трубчатый элемент

с наружной прозрачной и внутренней поглощающей оболочками, сообщенный с подающим и отводящим патрубками, при этом на выходном конце поглощающей оболочки установлена реактивная турбина, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, поглощающая оболочка выполнена в виде соосных шарнирно сочлененных секций, а вдоль их оси установлен вал с крыльчатками, расположенными в каждой секции и прикрепленными к ее внутренней поверхности, причем крыльчат- кп соседних секций имеют неодинаковые гидродинамические характеристики.

2.Гелиоколлектор по п. отличающийся тем, что турбина выполнена в виде крыльчатки.

3.Гелиоколлектор по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона лопастей крыльчаток соседних секций неодинаков.

4.Гелиоколлектор по п. 1, отличающийся тем, что количество лопастей крыльчаток соседних секций неодинаков.

5.Гелиоколлектор по п. 1, отличающийся тем, что боковая поверхность каждой секции выполнена

в вице участков конгруэнтных эллиптических параболоидов.

6.Гелиоколлектор по п. 1, о т - личающийся тем, что на выходе каждой секции выполнены полости с теплоаккумулирующим материалом.

7.Гелиоколлектор по п. 1, отличающийся тем, что наружная оболочка с тыльной стороны зачернена.

25

I

Изобретение относится к гелиотехнике, к гелиоколлекторам с трубчатыми каналами, в частности к надувным. Целью изобретения является интенсификация теплообмена путем турбулизации потока воздуха вдоль поглощающей оболочки (ПО) 3. ПО 3 разбита на секции (С) 7, на концах каждой из которых установлены крыльчатки (К) 6 и 10 с неодинаковыми гидродинамическими характеристиками, свободно посаженные на общий вал для каждой С 7. Внутри каждой С 7 образованы полости с теплоаккумулирующим материалом. Основной поток воздуха, протекая внутри С 7, действует на К 6 и 10 и создает вращательный момент, перемещающий С 7 с разными угловыми скоростями в зависимости от количества К и угла установки их лопастей. Теплоаккумулирующее вещество стабилизирует работу гелиоколлектора. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

Ф-72.3

фиа.5

20

А-А

(риг. 6

А-А

Фиг. 9

6-6

12

Фиг. Ю

Фиг. 11

13

15

111

.s