Коллектор солнечной энергии Советский патент 1981 года по МПК F24J3/02 

Изобретение относится к гелиотехни ке , в частности к фокусирующим коллек торам солнечной энергии для нагрева жидкости или газа. Известен коллектор солнечной энергии, содержащий корпус с оптически прозрачной крышкой и дном, имеющим теплоизоляционный слой с расположенными в нем концентраторами желобковог типа, вдоль оптических осей которых установлены теплопоглощающие трубы tl Солнечное излучение протекает сквозь оптически прозрачную крышку и фокусируется концентраторами желобкового типа на теплопоглощающих трубах, нагревая протекающий по ним жидкий или газообразный теплоноситель. Однако поглощающая способность гладких зачерненных медных труб недостаточна для фокусирующего коллект.ора Пе()едача тепла к нагреваемому lenлоносител.ю, особенно к газообразному, малоэффективна, что повышает температуру тепловоспринимающих труб и увеличивает потери тепла коллектором. Кроме того, при стационарном положении коллектора часть солнечного излучения ,особенно в утреннее и вечернее время, не воспринимается. Цель изобретения - повышение КПД коллектора солнечной энергии. Поставленная цель достигается тем, что коллектор снабжен плоскими отражателями , установленными под острым углом к крышке по периметру корпуса и размещенными под ними двумя коаксиальными камерами с общей разделительной стенкой, наружная из которых снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносителя и перегородками, разделяющими ее по высоте, а внутренняя - частично заполнена рабочей жидкостью, и трубы герметично введены во внутреннюю камеру, выполнены гофрированными и снабжены центрирующими опорами, установленными с возможностью скольжения по пoвepxнoctям концентраторов. А также тем, что коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере емкость, выполненную в виде сильфона, заполненного рабочей жидкостью. На фиг. 1 показан коллектор солнеч ной энергии, продольный разрез) на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - узел I на фиг.1, нафиг. дополнительная емкость коллектора солнечной энергии;на фиг. 5 общий вид коллектора-солнечной энергии, вид в плане. Коллектор солнечной энергии содер жит корпус 1 (фиг. 1) с оптически прозрачной крышкой 2 и дном 3, имеющи теплоизоляционный слой k с расположен ными в нем концентраторами 5 желобко вого типа, вдоль оптических осей ко торых установлены теплопоглощающце трубы 6. Коллектор снабжен плоскими отража телями 7, установленными под острым углом к крышке 2 по периметру корпуса 1 и размещенными под ними двумя коаксиальными камерами 8 и 9 с общей разделительной стенкой 10. Наружная камера 8 снабжена штуцером 11 (фиг.2 ввода и штуцером 12 вывода теплоноси теля г. перегородкам11 13, разделяющим ее по высоте. Внутреинял камера Ч частично запо нена рабочей жидкостью 14. Трубы 6 герметично введены во внутренную камеру 9 (фиг. 1), выполнены гофрирова ными (фиг. З) и снабжены центрирующи опорами 15, установленными с возможностью скольжения по поверхностям ко центраторов 5. Коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере 9 емкость 16 (фиг. 4), выполненную в виде сильфона5 заполненного рабочей жидкостью 1ч (не показана). Внутренняя камера 9 и трубы 6 (фиг. 5) представляют собой единую герметичную систему, заполненную рабочей жидкостью 14, являющейся промежуточным теплоносителем. Трубы 6 расположены в горизонталь ной плоскости параллельно друг другу и покрыты черным слоем. Гофры 17 (фиг. 3) теплопоглощающих труб 6 в силу своей геометрии обладают свойством капиллярности по отношению к рабочей жидкости k. Центрирующие опоры 15 выполнены проволочными и имеют закругленные КОНЦЫ 18, опирающиеся на отражающий слой 19 концентраторов 5. Трубы сверху покрыты прозрачным листом 20. Полость 21 между отражающим слоем 19 концентраторов 5 и листом 20 вакуумирована. Над отражателями 7 (фиг.1,2 и 5)) размещена защитная крышка 2 , а под ними - камеры 8 и 9Перегородка 13 камеры 8 придает движению теплоносителя спиральную траекторию. На фиг. изображена емкость 16 с меняющимся объемом, изготовленная из плохо проводящего тепло эластичного материала, например различных пластических масс, резины, прорезиненной ткани и т.п. Свободный конец штока 22, совершающего возвратно-поступательное движение, взаимосвязан с заглушенным концом 23 емкости 16. Ее открытый конец 2k жестко зафиксирован кольцевым упором 25 и через вентиль 26 сообщен с полостью внутренней камеры 9 (не показан) . Коллектор солнечной энергии работает следующим образом. Солнечное излучение проникает через оптически прозрачную крышку 2 и непосредственно, а также, отразившись от отражателей 7 , падает на концентраторы 5, которые фокусируют световой поток на теплопоглощающие трубы 6. Рабочая жидкость 14, являющаяся промежуточным теплоносителем, за счет капиллярности гофров 17 непрерывно смачивает нагреваемую поверхность труб 6 и под воздействием нагрева испаряется. Пары поступают во внутреннюю камеРУ 9 и, контактируя через общую стенку 10 с теплоносителем наружной камеры 8, конденсируютсяJ отдавая тепло упомянутому теплоносителю. Теплоноситель поступает в камеру 8 через штуцер 11 и, двигаясь по спирали благодаря перегородке 13, нагревается от промежуточного теплоносителя , а затем выходит через штуцер 12. Изменение объема емкости 16 в процессе работы коллектора приводит к колебаниям давления в замкнутой герметичной системе, составленной камерой 9 и трубами 6, что вызывает осевые перемещения последних, интенсифицируя теплообмен и улучшая испарение. Величина осевых перемещений регули522 и степенью отк руется ходом штока тип вентиля 2б, Напичие отражателей 7 увеличивает интенсивность потока солнечной радиа ции, падающей на трубы 6, выполненны гофрированными, за счет многократных отражений между гофрами увеличивает поглощающую способность, а также ком пенсирует тепловое расширение без от клонения труб 6 от фокальных осей концентраторов 5Введение промежуточного теплоносителя (рабочая жидкость Il) позволяет улучшить нагрев любого теплоносителя , в том числе и газообразного, без увеличения площади коллектора, благодаря коаксиальному размещению камер 8 и 9 и организации спиральног потока теплоносителя по высоте корпу са 1 коллектора. Колебания давления в камере 9с промежуточным теплоносителем увеличивают интенсивность теплообмена. Все перечисленные мероприятия, в конечном счете, увеличивают КПД коллектора солнечной энергии. Формула изобретения 1. Коллектор солнечной энергии, содержащий корпус с оптически прозрачной крышкой и дном, имеющим тепл 1 изоляционный слой с расположенными в нем концентраторами желобкового типа, вдоль оптических осей которых установлены теплопоглощающие трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, коллектор снабжен плоскими отражателями, установленными под острым углом к крышке по периметру корпуса и размещенными под ними двумя коаксиальными камерами с общей разделительной стенкой , наружная из которых снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносителя и перегородками, разделяющими ее по высоте, а внутренняя - частично заполнена рабочей жидкостью, и трубы герметично введены во внутреннюю камеру, выполнены гофрированными и снабжены центрирующими опорами, установленными с возможностью скольжения по поверхностям концентраторов. 2. Коллектор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере емкость, выполненную в виде сильфона,,заполненного рабочей жидкостью. Источники информации, принятые во внимание при эспертизе 1. Патент Англии №-15 103, кл. F 4 и, опублик. 1976.

/f /fa/ve e

22

4 //////jt й

N

Л.

л

л

№

//. ..

R// //