Солнечный воздухонагреватель Советский патент 1982 года по МПК F24J3/02 

1

Изобретение относится к гелиотех нике, в частности к солнечным воздухонагревателям.

Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий вращающуюся тепловую трубу с тепловоспринимающей поверхностью и теплообменник lj.

Однако в этом воздухонагревателе неконцентрированный поток солнечного излучения падает на тепловоспринимающую поверхность вращающейся тепловой трубы, неравномерно распределяясь по ней и не соответствуя толщине слоя жидкой фазы теплоносителя тепловой трубы,.что снижает эффективность работы солнечного воз-. духонагревателя.

Цель изобретения - повышение степени использования солнечной энергии КПД и производительности солнечного воздухонагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что воздухонагреватель дополнительно содержит конусообразные

линзы, установленные радиально над тепловоспринимающей поверхностью тепловой трубы и обращенные узкой частью к оси ее вращения, и неподвижную кольцевую емкость с тангенциальным патрубком, расположенную под теплообменником и соединенную с ним при помощи лабиринтного уплот нения, причем тепловая труба и теп,0 лообменник имеют конусообразную фор му, а последний снабжен центральным патрубком.

Кроме того, внутри теплообменника установлена спиральная перегородка.

На фиг. 1 представлен продольный разрез солнечный воздухонагреватель, продольный разрез, на фиг.2 то же, вид снизу.

Солнечный воздухонагреватель содержит .вращающуюся тепловую трубу 1 с тепловоспринимающей поверхностью 2 и теплообменник 33Воздухонагреватель дополнительно содержит конусообразные линзы Ц, установленные радиалъно над тепловоспринимакидей поверхностью 2 и обращенные узкой частью к оси 5 ее вращения, и неподвижную кольцевую емкость 6 с тангенциальным патрубком 7 расположенную под теплообмен ником 3. и соединенную с ним при помощи лабиринтного уплотнения 8, при чем тепловая труба 1 и теплообменник 3 имеют конусообразную форму, а последний снабжен центральным патрубком 9. Внутри теплообменника 3 установлена спиральная перегородка 10. Линзы 4 могут быть выполнены сплошными или полыми, заполненными прозрачной жидкостью. Тепловая труба 1 частично заполнена жидким рабочим веществом 11, а ее тепловоспринимающая поверхность 2 обладает селективными свойствами. Перегородка 10 может быть выполнена цельной или перфорированной и разделяет внутренний объем теплообменника 3 на одно- или многозаходные каналы. Воздухонагреватель снабжен тепло изолирующим слоем 12. С целью снижения конвективных теплопотерь, тепловоспринимающую поверхность 2 тепловой трубы 1 целе сообразно теплоизолировать прозрачной изоляцией, а для того чтобы сни зить затраты энергии, получаемой от внешних источников, вращение тепловой трубы 1 возможно осуществить комбинированным использованием электро- и ветродвигателей. Можно достичь более эффективного использо вания солнечной энергии, если предусмотреть механизм слежения устройства.за солнцем. Воздухонагреватель может быть также использован и для нагрева жидкости. При этом пере городка 10 выполняется цельной. Солнечный воздухонагреватель работает следующим образом. Концентрирующие линзы k фокусируют лучи солнца на тепловоспринимающей поверхности 2 тепловой трубы 1 в виде радиальных линий или полос Причем степень концентрации излучения постепенно возрастает по мере удаления от оси 5 вращения в сторон периферии тепловой трубы 1. Воз4йкшие при вращении тепловой трубы 1 центробежные силы отбрасывают жидкое рабочее вещество 11 к тепловоспринимающей поверхности 2 тепловой трубы J и перераспределяют жидкостную пленку так, что толщина последней постепенно возрастает в радиальном направлении от оси 5 вращения к периферии тепловой трубы 1. Рабочее вещество 13, покрывающее поверхность 2 тепловой трубы 1, испаряется за счет поглощени Г излучения. Вращение тепловой трубы ), а вместе с ней и теплообменника 3 закручивает находящийся в теплообменнике 3 воздух. Закрученный поток воздуха продувается вдоль спиральной перегородки 10 через весь теплообменник 3. Охлаждает общую для тепловой трубы 1 и теплообменника 3 стенку, а через нее и паровую фазу рабочего вещества 11 и конденсируя пары рабочего вещства 11 нагревается, затем нагнетается в неподвижную кольцевую емкость 6 и оттуда отводится через тангенциальный патрубок 7 к потребителю. Разрежение, создаваемое при этом в теплообменнике 3, обеспечивает непрерывный подсос атмосферного воздуха через центральный патрубок 9. Сконденсировавшиеся капли рабочего вещества 11 вновь отбрасываются к тепловрспринимаЮщей поверхности 2 тепловой трубы 1, образуя на ней непрерывно испаряющуюся жидкостную пленку. Придание вращающейся тепловой . трубе 1 конусообразной формы увеличивает количество приходящей на единицу объема тепловой трубы 1 солнечной энергии, а сочетание этой формы с конусообразными линзами Ц перерарспределяет сконцентрированное солнечное излучение пропорционально толщине жидкостной пленки рабочего вещества 11, что в свою очередь повышает степень использования солнечной энергии и КПД воздухонагревателя. Спиральная перегородка 10, воздействуя на воздух как оребрение теплообменника 3, значительно увеличивает поверхность теплообмена, что повышает производительность воздухонагревателя. При этом увелимивается турбулизация нагреваемого воздуха, что также способуствует повышению эффективности воздухонагревателя. Кроме того, завихрение воздушног потока позволяет осуществить его ес тественную циркуляцию через теплообменник 3 воздухонагревателя, что дополнительно повышает КПД. Формула изобретения Г - . 1.Солнечный воздухонагреватель,со держащий вращающуюся тепловую трубу с тепловоспринимающей поверхностью и теплообменник, отличающи с я тем, что, с целью повышения степени использования солнечной зйе гИИ, КПД и производительности, воздухонагреватель дополнительно содержит конусообразные линзы, установленные радиально над тепяовоспринимающей поверхностью тепловой 13 трубы и обращенные узкой частью к оси ее вращения, и неподвижную коль« цевую емкость с тангенциальным патрубком, расположенную под теплообменником и соединенную с ним при помощи лабиринтного уплотнения, причем тепловая труба и теплообменник имеют конусообразную форму, а последний снабжен центральным патрубком. 2. Воздухонагреватель .1, отличающийся тем, что внутри теплообменника установлена спиральная перегородка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Васильев Л. Л., Теплопередающие трубки. Минск. Наука и техника 72. с. 137.