[实用新型]一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管

说明书

本实用新型公开了一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管。包括玻璃真空管、矩形翅片、U型换热管、固定支架和填充的相变材料。所述的U型换热管的进口直管段和出口直管段外表面两侧分别都设有矩形翅片，矩形翅片间夹角为80～140°。U型换热管与玻璃真空管内壁之间填充有相变材料。蓄热阶段，相变材料吸收太阳能而融化，相变材料发生相变蓄热；释热阶段，U型换热管通入传热介质，传热介质通过导热和对流换热方式吸取相变材料的热量，相变材料失热固化，释放出相变潜热。U型换热管通过矩形翅片进行强化换热，使释热过程中，相变材料温度分布更均匀，并且提高释热效率。

技术领域

本实用新型涉及一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管，属于太阳能热水器技术领域。

背景技术

太阳能热水器或者热水系统是太阳能光热利用最广泛的应用形式。

对于玻璃真空管类型的分体式热水器或者集中热水系统，提高太阳能集热管的太阳能利用率和光热转化效率，对提高热水器或者热水系统的热效率和经济性具有重要意义。

目前有研究表明，在集热管内填充相变材料，能提高热水器的热效率，并且能缓解由于太阳能间歇性所带来的热水系统性能不稳定性，但是在玻璃真空管内填充相变材料也存在明显问题：

相变材料固态时的导热系数较低，这一特性将严重影响集热管内相变材料与换热介质的换热效率。因此不少学者提出了不同的解决方案：①在相变材料内部加入纳米流体或其他物质，以此达到改变相变材料物性的目的，保证其在换热过程中的稳定性；②改变集热管的换热结构，例如在U型管外嵌套圆翅片增大换热面积，用以提高释热过程中的换热效率，但是圆翅片在集热管的出入口处存在热短路现象，降低了集热器的释热效率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管。

本实用新型提供的技术方案是：一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管，包含玻璃真空管、矩形翅片、U型换热管、固定支架和相变材料。所述 U型换热管的直管段外表面两侧设置有矩形翅片；所述玻璃真空管与U型换热管之间填充有复合相变材料，在玻璃真空管内采用固定支架固定U型换热管。

进一步地，所述玻璃真空集热管的规格为外径58mm。

进一步地，所述各个U型换热管之间的连接方式为串联或并联连接，且U 型换热管与热水器或者热水系统的冷水总管以及热水总管之间采用变径三通或弯头连接。

进一步地，所述的U型换热管两侧均设有矩形翅片，所述矩形翅片材质为铜或铝，与U型换热管为一体或嵌套或焊接联接。

进一步地，所述的U型换热管两侧的矩形翅片夹角θ为80至140°，所述矩形翅片长度l为11至17mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型公开的一种带有U型翅片换热管的相变储能太阳能集热管，采用经过优化设计的矩形翅片结构形式，对于直径为58mm规格的玻璃真空管，U型换热管两侧的矩形翅片采用夹角θ为80°至140°，矩形翅片长度l为11至17mm 时，能够避免集热管内热短路问题，使相变材料的温度分布均匀性和释热效率都得到提高；并且，优化的U型换热管设计，能提高集热管的太阳能利用率，改善热水器或热水系统的工作稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的轴截面示意图。

图2为本实用新型的1-1剖面图示意图。

图3为本实用新型的2-2剖面图示意图

图4为本实用新型的串联连接状态示意图。

图5为本实用新型的并联连接状态示意图。