SU883621A1

SU883621A1 - Коллектор солнечной энергии

Info

Publication number: SU883621A1
Application number: SU802891110A
Authority: SU
Inventors: Зураб Шотаевич Дабрундашвили; Нугзар Варламович Меладзе; Тенгиз Александрович Грдзелидзе; Заза Шотаевич Дабрундашвили; Зураб Шотаевич Бухрашвили
Original assignee: Ремонтно-Наладочное Управление По Вентиляции,Кондиционированию Воздуха И Газоочистке "Грузвентремонт"
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1981-11-23

Description

Изобретение относится к гелиотехнике , в частности к фокусирующим коллекторам солнечной энергии для нагрева жидкости или газа.

Известен коллектор солнечной энергии, содержащий корпус с оптически прозрачной крышкой и дном, имеющим теплоизоляционный слой с расположенными в нем концентраторами желобкового типа, вдоль оптических осей которых ₁₀установлены теплопоглощающие трубы [1].

Солнечное излучение протекает сквозь оптически прозрачную крышку и фокусируется концентраторами желобкового типа на теплопоглощающих трубах, нагревая протекающий по ним жидкий или газообразный теплоноситель.

Однако поглощающая способность гладких зачерненных медных труб недостаточна для фокусирующего коллект.ора.

Передача тепла к нагреваемому теплоносителю, особенно к газообразному, малоэффективна, что повышает темпера2 туру тепловоспринимающих труб и увеличивает потери тепла коллектором.

Кроме того, при стационарном положении коллектора часть солнечного излучения .особенно в утреннее и вечернее время, не воспринимается.

Цель изобретения - повышение КПД коллектора солнечной энергии.

Поставленная цель достигается тем, что коллектор снабжен плоскими отражателями , установленными под острым углом к крышке по периметру корпуса и размещенными под ними двумя коаксиальными камерами с общей разделительной стенкой, наружная из которых снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносителя и перегородками, разделяющими ее по высоте, а внутренняя - частично заполнена рабочей жидкостью, и трубы герметично введены во внутреннюю камеру, выполнены гофрированными и снабжены центрирующими опорами, установленными с возможностью скольжения по поверхностям концентраторов.

А также тем, что коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере емкость, выполненную в виде сильфона, заполненного рабочей жидкостью.

На фиг. 1 показан коллектор солнечной энергии, продольный разрез; на фиг.' 2 - то же, поперечное сечение ; на фиг. 3 ~ узел I на фиг,1,‘ на фи г.4дополнительная емкость коллектора солнечной энергии;на фиг. 5 “ общий вид коллекторасолнечной энергии, вид в плане.

Коллектор солнечной энергии содержит корпус 1 (фиг. 1) с оптически прозрачной крышкой 2 и дном 3, имеющим теплоизоляционный слой 4 с расположенными в нем концентраторами 5 желобкового типа, вдоль оптических осей которых установлены теплопоглощающие трубы 6.

Коллектор снабжен плоскими отражателями 7, установленными под острым углом к крышке 2 по периметру корпуса 1 и размещенными под ними двумя коаксиальными камерами 8 и 9 с общей разделительной стенкой 10. Наружная камера 8 снабжена штуцером 11 (фиг.2) ввода и штуцером 12 вывода теплоносителя и. перегородками 13, разделяющими ее по высоте.

Внутренняя камера 9 частично заполнена рабочей жидкостью 14. Трубы 6 герметично введены во внутренную камеру 9 (фиг. 1), выполнены гофрированными (фиг. 3) и снабжены центрирующими опорами 15, установленными с возможностью скольжения по поверхностям концентраторов 5·

Коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере 9 емкость 16 (фиг. 4), выполненную в виде сильфона, заполненного рабочей жидкостью 14 (не показана).

Внутренняя камера 9 и трубы 6 (фиг. 5) представляют собой единую герметичную систему, заполненную рабочей жидкостью 14, являющейся промежуточным теплоносителем.

Трубы 6 расположены в горизонтальной плоскости параллельно друг другу и покрыты' черным слоем.

Гофры 17 (фиг. 3) теплопоглощающих труб 6 в силу своей геометрии обладают свойством капиллярности по отношению к рабочей жидкости 14.

Центрирующие опоры 15 выполнены проволочными и имеют закругленные

883621 ₄ концы 18, опирающиеся на отражающий слой 19 концентраторов 5.

Трубы сверху покрыты прозрачным листом 20. Полость 21 между отражаю5 щим слоем 19 концентраторов 5 и листом 20 вакуумирована.

Над отражателями 7 (фиг.1,2 и 5)) размещена защитная крышка 2 , а под ними - камеры 8 и 9·

Ю Перегородка 13 камеры 8 придает движению теплоносителя спиральную траекторию.

На фиг. 4 изображена емкость 16 с меняющимся объемом, изготовленная 15 из плохо проводящего тепло эластичного материала, например различных пластических масс, резины, прорезиненной ткани и τίπ.

Свободный конец штока 22, совер20 шающего возвратно-поступательное движение, взаимосвязан с заглушенным концом 23 емкости 16. Ее открытый конец 24 жестко зафиксирован кольцевым упором 25 и через вентиль 26 сообщен с полостью внутренней камеры (не показан).

Коллектор солнечной энергии работает следующим образом.

Солнечное излучение проникает через 30 оптически прозрачную крышку 2 и непосредственно, а также, отразившись от отражателей 7 , падает на концентраторы '5, которые фокусируют световой поток на теплопоглощающие трубы 6. ₃₅ Рабочая жидкость 14, являющаяся промежуточным теплоносителем, за счет капиллярности гофров 17 непрерывно смачивает нагреваемую поверхность труб 6 и под воздействием нагрева испаря40 ется.

Пары поступают во внутреннюю камеру 9 и , контактируя через общую стенку 10 с теплоносителем наружной камеры 8, конденсируются, отдавая тепло ₄₅ упомянутому теплоносителю.

Теплоноситель поступает в камеру 8 через штуцер 11 и, двигаясь по спирали благодаря перегородке 13, нагревается от промежуточного теплоносителя , а затем выходит через штуцер 12.

Изменение объема емкости 16 в процессе работы коллектора приводит к колебаниям давления в замкнутой герметичной системе, составленной камерой 9 и трубами 6, что вызывает осевые ^ss перемещения последних, интенсифицируя теплообмен и улучшая испарение. Величина осевых перемещений регули5 88 руется ходом штока 22 и степенью открытия вентиля 26.

Наличие отражателей 7 увеличивает интенсивность потока солнечной радиации, падающей на трубы 6, выполненных гофрированными, за счет многократных отражений между гофрами увеличивает поглощающую способность, а также компенсирует тепловое расширение без отклонения труб 6 от фокальных осей 1 концентраторов 5.

Введение промежуточного теплоносителя (рабочая жидкость 14) позволяет улучшить нагрев любого теплоносителя , в том числе и газообразного, ι без увеличения площади коллектора, благодаря коаксиальному размещению камер 8 и 9 и организации спирального потока теплоносителя по высоте корпуса I коллектора. 2

Колебания давления в камере 9'с промежуточным теплоносителем увеличивают интенсивность теплообмена.

Все перечисленные мероприятия, в конечном счете, увеличивают КПД 2 'коллектора солнечной энергии.

Claims

Изобретение относитс к гелиотехни ке , в частности к фокусирующим коллек торам солнечной энергии дл нагрева жидкости или газа. Известен коллектор солнечной энергии , содержащий корпус с оптически прозрачной крышкой и дном, имеющим теплоизол ционный слой с расположенными в нем концентраторами желобковог типа, вдоль оптических осей которых установлены теплопоглощающие трубы tl Солнечное излучение протекает сквозь оптически прозрачную крышку и фокусируетс концентраторами желобкового типа на теплопоглощающих трубах, нагрева протекающий по ним жидкий или газообразный теплоноситель. Однако поглощающа способность гладких зачерненных медных труб недостаточна дл фокусирующего коллект.ора Пе()едача тепла к нагреваемому lenлоносител .ю, особенно к газообразному, малоэффективна, что повышает температуру тепловоспринимающих труб и увеличивает потери тепла коллектором. Кроме того, при стационарном положении коллектора часть солнечного излучени ,особенно в утреннее и вечернее врем , не воспринимаетс . Цель изобретени - повышение КПД коллектора солнечной энергии. Поставленна цель достигаетс тем, что коллектор снабжен плоскими отражател ми , установленными под острым углом к крышке по периметру корпуса и размещенными под ними двум коаксиальными камерами с общей разделительной стенкой, наружна из которых снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносител и перегородками, раздел ющими ее по высоте, а внутренн - частично заполнена рабочей жидкостью, и трубы герметично введены во внутреннюю камеру, выполнены гофрированными и снабжены центрирующими опорами, установленными с возможностью скольжени по пoвepxнoct м концентраторов. А также тем, что коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере емкость, выполненную в виде сильфона, заполненного рабочей жидкостью. На фиг. 1 показан коллектор солнеч ной энергии, продольный разрез) на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - узел I на фиг.1, нафиг. дополнительна емкость коллектора солнечной энергии;на фиг. 5 общий вид коллектора-солнечной энергии, вид в плане. Коллектор солнечной энергии содер жит корпус 1 (фиг. 1) с оптически прозрачной крышкой 2 и дном 3, имеющи теплоизол ционный слой k с расположен ными в нем концентраторами 5 желобко вого типа, вдоль оптических осей ко торых установлены теплопоглощающце трубы 6. Коллектор снабжен плоскими отража тел ми 7, установленными под острым углом к крышке 2 по периметру корпуса 1 и размещенными под ними двум коаксиальными камерами 8 и 9 с общей разделительной стенкой 10. Наружна камера 8 снабжена штуцером 11 (фиг.2 ввода и штуцером 12 вывода теплоноси тел г. перегородкам11 13, раздел ющим ее по высоте. Внутреин л камера Ч частично запо нена рабочей жидкостью 14. Трубы 6 герметично введены во внутренную камеру 9 (фиг. 1), выполнены гофрирова ными (фиг. З) и снабжены центрирующи опорами 15, установленными с возможностью скольжени по поверхност м ко центраторов 5. Коллектор дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере 9 емкость 16 (фиг. 4), выполненную в виде сильфона5 заполненного рабочей жидкостью 1ч (не показана). Внутренн камера 9 и трубы 6 (фиг. 5) представл ют собой единую герметичную систему, заполненную рабочей жидкостью 14, вл ющейс промежуточным теплоносителем. Трубы 6 расположены в горизонталь ной плоскости параллельно друг другу и покрыты черным слоем. Гофры 17 (фиг. 3) теплопоглощающих труб 6 в силу своей геометрии обладают свойством капилл рности по отношению к рабочей жидкости k. Центрирующие опоры 15 выполнены проволочными и имеют закругленные КОНЦЫ 18, опирающиес на отражающий слой 19 концентраторов 5. Трубы сверху покрыты прозрачным листом 20. Полость 21 между отражающим слоем 19 концентраторов 5 и листом 20 вакуумирована. Над отражател ми 7 (фиг.1,2 и 5)) размещена защитна крышка 2 , а под ними - камеры 8 и 9Перегородка 13 камеры 8 придает движению теплоносител спиральную траекторию. На фиг. изображена емкость 16 с мен ющимс объемом, изготовленна из плохо провод щего тепло эластичного материала, например различных пластических масс, резины, прорезиненной ткани и т.п. Свободный конец штока 22, совершающего возвратно-поступательное движение , взаимосв зан с заглушенным концом 23 емкости 16. Ее открытый конец 2k жестко зафиксирован кольцевым упором 25 и через вентиль 26 сообщен с полостью внутренней камеры 9 (не показан) . Коллектор солнечной энергии работает следующим образом. Солнечное излучение проникает через оптически прозрачную крышку 2 и непосредственно , а также, отразившись от отражателей 7 , падает на концентраторы 5, которые фокусируют световой поток на теплопоглощающие трубы 6. Рабоча жидкость 14, вл юща с промежуточным теплоносителем, за счет капилл рности гофров 17 непрерывно смачивает нагреваемую поверхность труб 6 и под воздействием нагрева испар етс . Пары поступают во внутреннюю камеРУ 9 и, контактиру через общую стенку 10 с теплоносителем наружной камеры 8, конденсируютс J отдава тепло упом нутому теплоносителю. Теплоноситель поступает в камеру 8 через штуцер 11 и, двига сь по спирали благодар перегородке 13, нагреваетс от промежуточного теплоносител , а затем выходит через штуцер 12. Изменение объема емкости 16 в процессе работы коллектора приводит к колебани м давлени в замкнутой герметичной системе, составленной камерой 9 и трубами 6, что вызывает осевые перемещени последних, интенсифициру теплообмен и улучша испарение. Величина осевых перемещений регули5 22 и степенью отк руетс ходом штока тип вентил 2б, Напичие отражателей 7 увеличивает интенсивность потока солнечной радиа ции, падающей на трубы 6, выполненны гофрированными, за счет многократных отражений между гофрами увеличивает поглощающую способность, а также ком пенсирует тепловое расширение без от клонени труб 6 от фокальных осей концентраторов 5Введение промежуточного теплоносител (рабоча жидкость Il) позвол ет улучшить нагрев любого теплоносител , в том числе и газообразного, без увеличени площади коллектора, благодар коаксиальному размещению камер 8 и 9 и организации спиральног потока теплоносител по высоте корпу са 1 коллектора. Колебани давлени в камере 9с промежуточным теплоносителем увеличивают интенсивность теплообмена. Все перечисленные меропри ти , в конечном счете, увеличивают КПД коллектора солнечной энергии. Формула изобретени 1. Коллектор солнечной энергии, содержащий корпус с оптически прозрачной крышкой и дном, имеющим тепл 1 изол ционный слой с расположенными в нем концентраторами желобкового типа, вдоль оптических осей которых установлены теплопоглощающие трубы, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД, коллектор снабжен плоскими отражател ми, установленными под острым углом к крышке по периметру корпуса и размещенными под ними двум коаксиальными камерами с общей разделительной стенкой , наружна из которых снабжена штуцерами ввода и вывода теплоносител и перегородками, раздел ющими ее по высоте, а внутренн - частично заполнена рабочей жидкостью , и трубы герметично введены во внутреннюю камеру, выполнены гофрированными и снабжены центрирующими опорами , установленными с возможностью скольжени по поверхност м концентраторов .
2. Коллектор по п.1, отличающийс тем, что он дополнительно содержит подсоединенную к внутренней камере емкость, выполненную в виде сильфона,,заполненного рабочей жидкостью . Источники информации, прин тые во внимание при эспертизе 1. Патент Англии №-15 103, кл. F 4 и, опублик. 1976.

/f /fa/ve e

22

4 //////jt й

N

Л.

л

л

№

//. ..

R// //