[实用新型]一种中温太阳能换热管内的扰流装置

说明书

本实用新型涉及一种中温太阳能换热管内的扰流装置，属于太阳能热利用技术领域。由换热腔体(1)、支架(2)、扇轮(3)、固定轴(4)、垫圈(5)和开口销(6)组成。扇轮(3)在介质流动作用下自动旋转，增加了流动换热介质(水、防冻液、导热油或者空气)在换热腔体(1)内的扰动，提高换热效率。因其另部件少、结构简单、制造成本低，本装置不仅可加装在小型中温槽式太阳能换热管内，也适于在其它行业领域的热交换技术产品中应用。

技术领域

本实用新型涉及一种中温太阳能换热管内的扰流装置，属于太阳能光热利用技术领域。

技术背景

太阳能是清洁能源也是可再生能源，增强清洁能源和可再生能源技术的开发与应用，是降低常规能源消耗、减少污染排放的有效途径之一。槽式太阳能热发电系统在国外早已经试行规模化和商业化运作，近年来我国也在太阳能热发电技术方面有了较大的进步。太阳能高温(工作温度在250℃以上)热发电技术具有广阔的前景，同时，由于工作温度为100℃～250℃之间的太阳能中温热利用技术，其在工业加热、海水淡化、空调供热制冷等行业和领域中，有着巨大的应用空间和市场潜力，也日益得到业内研究者和企业的重视。小型中温槽式太阳能集热技术的产业化应用技术水平也在不断提高与完善中。太阳能集热器是槽式太阳能聚焦集热系统实现和完成吸收太阳能并转化为热能的关键部件，目前的聚焦槽式太阳能集热系统中，所使用的真空集热管用于吸热集热和换热的金属管均为内外壁光滑的不锈钢管，该光滑不锈钢管也被称为金属集热管、吸热管、换热管等。在本实用新型中统称为换热管。现有换热管的管内均没有采取强化换热的技术措施。相比常规换热器中吸热管均匀受热的特点而言，换热介质在换热管内的流动换热不充分，受换热管外表面阳光聚焦和未被聚焦两部分存在巨大温差的影响，其所对应的换热管内壁表面也必然存在相近的巨大温差，使得换热管内流动换热介质易形成较大的温度梯度，易引发换热管材及其外表面上的吸热涂层的局部过热，进而出现机械强度的降低和抗腐蚀与吸收性能的下降、换热介质导热油的结焦等问题；换热管内温度梯度大，还易引发换热管的弯曲变形等。增加和实施上述换热管腔体内强化换热的技术方案，是改进和完善原有技术缺陷的重点之一。比较可行的改进方式，是在不改变现有换热管外形结构特征的前提下，在换热管内腔中附加强化换热装置。中国发明专利CN101363664公布了一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器，在接收聚光热流一侧的金属吸热管的内管壁设置向管内凸起或凹进的不连续多纵窝发生器，强化管内换热。但是该措施对于提高真空集热管的整体抗弯强度没有作用，特别是凹进去的多纵窝结构，甚至会降低真空集热管的抗弯性能。中国发明专利CN105115175A公布了一种内插管对流型高效低热损太阳能热水器。内插管在全玻璃真空管内形成内进外出的流动通道，换热流体从内插管流入全玻璃真空集热管，参与换热。其结构、功能及工作温度和应用场合与本实用新型不同。中国发明专利CN102425867A提出一种带有单侧内翅片的槽式太阳能真空集热管，在金属吸热管吸收聚焦太阳能一侧的内表面设置内翅片，内翅片与金属管集成为一体，通过内翅片的肋片效应，借此实现增大换热面积，实现强化换热的效果。同时内翅片还可以提高集热管的抗弯强度。但是制造具有内翅片的无缝钢管需要特殊的金属管加工工艺，难度较大、不易实施。CN 108266909 A公布的一种高效太阳能热水器的清洗方法，其中的扰流片或扰流片组条均通过转动轴承连接在其固定轴上，且扰流片上带有凹槽和可伸缩的刷毛，不仅结构复杂，制造成本高，刷毛伸缩难以控制，而且也只适于在普通家用的低温(工作温度在100℃以下)太阳能全玻璃集热管中考虑应用，不适于在小型中温(工作温度为100℃～250℃)槽式太阳能集热器集热管中应用。与本实用新型的应用场合不同。另外，按其图3所述扰流片的宽度从其所述的固定端到所述活动端的的方向上逐渐变大，所述扰流片8包括固定在所述转轴轴承的固定端以及远离所述固定端的活动端，最终活动端的宽度A₂和固定端的宽度A₁满足A₂＝2A₁，并设有多个扰流扇片，该专利技术方案所形成对介质的流动阻力过大，并严重影响介质的流速。所以其扰流片除了在使用场合与本实用新型不同外，在形状、结构、数量、功能和作用上，以及尽可能减少对介质流动产生负面影响的设计思路和技术路线上，也与本实用新型的扇轮及扰流扇叶片、扰流单元及一体化组合部件等均有所不同，且其存在多个明显的不足之处。中温槽式太阳能集热系统的换热管内强化换热方式还有进一步优化的余地，为进一步提高换热效率，减少技术方案实施难度和制造成本，应该在上述专利基础上对换热管内强化换热的扰流装置进行优化。