[发明专利]一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热水器设备技术领域，尤其是一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器。

背景技术

太阳能热水器是将太阳光能转化为加热的装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。真空管式太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转成主要依靠集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。

真空管式太阳能热水器是由若干根真空管组成，管子之间存在着空隙，被太阳光照射时，有一部分太阳能没有被集热器所接收，太阳能利用率不高。

真空管式太阳能热水器为保证减少热量的流失，外层套有真空玻璃管，真空玻璃管价格昂贵且易碎，故在运输和安装时都要加倍小心。由于是玻璃材质，集热器储水箱与集热管采用橡塑性连接，因此，不可承受来自自来水和循环水泵的太大压力。

平板式太阳能热水器虽然安装方便，但管道口径小，阻力大，且大多采用铝合金管，在水质无法保证的情况下，极易腐蚀；采用铜管的，不仅价格昂贵，而且在高温(指60℃以上的热水中)下，极易产生水垢还会产生铜锈。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种结构简单，设计巧妙，性能稳定，热效率高，寿命长且价格便宜的渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器。

本发明的技术方案是：一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱5、支架6和集热器13，所述太阳能水箱5下部连接集热器13，所述集热器13由集热管1、敞口保温箱7、玻璃盖板8、吸热板9、相变蓄热层10和保温层11组成，所述敞口保温箱7内部横向排布多根集热管1；

所述集热管1由一根大热管2和七根振荡热管3组成，所述大热管2的上端与太阳能水箱5连接并套有橡胶密封圈，所述大热管2的下端插入敞口保温箱7的固定座12的插孔中固定，并套有橡胶密封圈，所述大热管2壁面均匀地插入七根振荡热管3，所述振荡热管3为环状结构，七根所述振荡热管3围绕大热管2呈圆周排布，相邻两根所述振荡热管3之间的角度α为30°；

所述敞口保温箱7外面覆盖了一块玻璃盖板8，涂以玻璃胶并使用防漏水结构将玻璃盖板8进行固定；

所述吸热板9表面有横向排布凹槽，所述凹槽呈四分之一圆柱状，所述凹槽的曲率半径与集热管1的大热管2外半径相等，所述大热管2的外壁面与吸热板9表面的凹槽14无缝贴合。

进一步的，位于所述大热管2内部的振荡热管3装有渐缩渐扩喷管4(亦称作拉瓦尔喷管)，所述渐缩渐扩喷管4的形状呈沙漏状，内径由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张。

进一步的，所述振荡热管3内部装有充液率为40％～60％的工作介质，所述工作介质可采用如下工质：纯水、正丁醇-水溶液、Al2O3-水溶液、质量分数为5％的Cu-水溶液、乙醇和银-乙醇纳米混合溶液等。

进一步的，所述大热管2和振荡热管3均采用不锈钢材质。

进一步的，所述大热管2的内表面涂布一层氧化层，减少不锈钢和水的反应。

进一步的，所述玻璃盖板8为双层中空玻璃。

进一步的，所述敞口保温箱7内壁覆盖了一层保温层11，所述保温层11为聚氨酯保温材料，所述保温层11上还覆盖一层相变蓄热层10，所述相变蓄热层10上覆盖了一层吸热板9。

进一步的，所述集热管1和吸热板9表面涂有太阳能光谱选择性吸收涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用了振荡热管代替真空集热管与大热管结合，而振荡热管的热阻远远小于真空管，并且吸热效果明显，承压效果好，振荡热管的成本低，结构简单易实现。与常规热管不同的是，振荡热管内部无需吸液芯材料，因而具有结构简单，制造容易，成本低廉的优点，尤为可贵的是，对其结构和设计参数进行优化后，其运行性能基本不受重力作用的影响。因此能在重力场倒置、微重力场或者重力场变化等环境下运行。本发明启动快、灵敏度高、传热速度快、工作范围大、热损失明显减少，不存在结垢、空气腐蚀等问题。

(2)本发明采用的中空玻璃盖板具有防导热、防对流换热和防长波辐射的优点，热管单向传热的特性使热量不会向重力相反方向传递，在阴天或多雨的天气，能极大地抑制太阳能热水器的热损失。