[实用新型]一种具有高效换热效率铝翼的U型太阳能真空管及其太阳能集热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术，特别是涉及一种具有高效换热效率铝翼的U型太阳能真空管及其太阳能集热系统。

背景技术

U型真空管太阳能集热器的工作原理是：太阳辐射穿过真空管玻璃外壳，玻璃内管选择性吸收涂层将吸收的辐射能转化为热能，再传导给铝翼使铜管内工质被加热，被加热工质汇集于母管流入储水箱，上述过程重复进行。

U型真空管太阳能集热器综合了平板式集热器和全玻璃真空管式集热器的各自优点，在不改变全玻璃真空管现有结构的条件下，巧妙的将U型铜管和真空管结合起来而无需玻璃对金属的封接。既提高了承压能力，又降低了散热损失，还可全年连续使用，而成本只有微量增加。同时，U型管内的传热工质可以是水，也可以充装防冻液，然后经热交换器加热水，因而可保持管内不结垢、启动快、耐冻损。

以往的铝翼用圆筒状铝质翼片，弹性圆环型涨紧支撑结构，使铝翼全长与玻璃管内壁紧密贴合，有效降低空气间隙热阻。

目前，国内对铝翼的研究很少，国外同类产品为提高U型真空管集热器的热效率采用铜质翼片替代现有的铝翼，大大强化了热传导性。

但是，这种改良有很多局限性：首先铜造价比铝造价要高，若进行大规模流水线生产，一般生产厂家不会接受，因此对此类型集热器的推广有很大局限性。其次，对比铜和铝的物理性质，虽然铜质材料比铝制材料的吸收率更大，但是铜质材料的发射率比铝要大很多，这在很大程度上影响铜翼能够吸收的热量；而且在相同的吸热面积下铜翼片的质量较大，这会增加集热器自身的重量，增加安装难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有新型铝翼的U型太阳能真空管，通过增加铝翼换热表面积来提高铝翼的换热效率。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述特点的U型太阳能真空管的太阳能集热系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有高效换热效率铝翼的U型太阳能真空管，包括真空管、真空管内的U型铜管及圆筒状铝翼，其特征在于：所述铝翼沿其筒壁均布有若干可增大其表面积的轴向排列的峰谷状结构。

所述峰谷状结构为瓦楞状结构。

所述峰谷状结构为波纹状结构。

一种U型太阳能真空管集热系统，其特征在于：所述U型太阳能真空管集热系统包括如上所述的U型太阳能真空管。

本实用新型的技术效果如下：

一种材质能吸收热量的多少，不仅取决于材质的种类及其物理性质，还取决于材质的表面状态。

本实用新型正是根据铝制材料本身具有的良好延展性，在对传统的铝翼进行加工时，利用冲压等加工手段，将现有铝翼的平滑表面加工成瓦楞状、波浪状等形状，通过增加铝翼的换热表面积，从而提高U型太阳能真空管的热效率。

附图说明

图1所示为本实用新型的U型真空管的一种横截面示意图。

图2所示为本实用新型的U型真空管的另一种横截面示意图。

图3所示为现有的U型真空管的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

图3所示为现有铝翼结构的U型真空管结构示意图，其中，铜管2为U型铜管，铝翼1为表面平滑的圆筒状铝翼。

图1所示为本实用新型的一种实施例的横截面示意图，其中铝翼1沿圆周方向分布有大量的瓦楞状凹凸结构，这种结构可以增加铝翼1的换热表面积。

图2所示为本实用新型的另一种实施例的横截面示意图，其中铝翼1沿圆周方向分布有大量的波纹状凹凸结构，利用这种结构以增加铝翼1的换热表面积。

表1为：玻璃管φ58×47mm，长1800mm，透光率0.91；内管表面选择性涂层吸收率为0.93，铝翼φ45，长1750mm的U型真空管太阳能集热器的热效率理论计算所得数据。

表1内插两种铝翼的U型管太阳能集热器的比较

从表1可以看出，加工后呈瓦楞状的铝翼与传统平滑铝翼的结果比较：当瓦楞的宽度为1mm，条数为142时，铝翼的增加面积达到56.7％，效率由原来的63.8％提高到69.6％，效率的增加效果明显。且瓦楞状铝翼的瓦楞宽度可以在铝制材料延展性允许的范围内进一步减小或波浪形的波幅在铝制材料延展性允许的范围内进一步增加，其吸热面积还可进一步增加，使得热效率进一步提高。

本实用新型的新型铝翼结构完全利用了铝翼的良好塑性和易加工特性，可以在传统的铝翼加工时增加对其冲压的加工步骤，就可使原来平滑的表面加工成成瓦楞状、波浪状等易加工成型的形状，从而增加铝翼的换热表面积，无需引入额外的材料成本或复杂的加工工艺，因此通用性强，利于在市场上推广，而且这种铝翼结构还可以增加铝翼的结构强度，提高铝翼的使用寿命。