H型太陽能換熱裝置的應(yīng)用分析

王訓(xùn)超++劉陽河

摘 要：太陽能集熱器是太陽熱水器的核心裝置，該文介紹了一款最新研發(fā)的太陽能集熱器，其獨特的H型換熱管外形設(shè)計與材料配比，極大的提高了導(dǎo)熱系數(shù)。特殊的H結(jié)構(gòu)翅片組陣的排列，翅片內(nèi)置真空小圓孔，不僅融合了傳統(tǒng)平板太陽能集熱器耐承壓，易與建筑結(jié)合，不易結(jié)垢等特點，同時還融合了真空玻璃集熱器高效的真空導(dǎo)熱優(yōu)點，很具有應(yīng)用價值與發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：太陽能集熱器；導(dǎo)熱系數(shù)；外觀設(shè)計

中圖分類號：S216.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0056-01

能源危機與環(huán)境危機促使太陽行業(yè)的快速發(fā)展，太陽能家族成員與人民的生活水平有最直接關(guān)系的是太陽熱水器。傳統(tǒng)的太陽能集熱熱水器是全玻璃真空與平板式，孫學(xué)斌[1]指出我國以全玻璃真空管集熱裝置為主，占86%比重，歐美國家截然相反，平板型太陽占90%以上。在此國內(nèi)外市場環(huán)境下，太陽熱水器的“下鄉(xiāng)，進程，出海”戰(zhàn)略指導(dǎo)下，國內(nèi)外市場都面臨巨大的競爭，新型太陽能熱水器項目的引用，尤其是新型集熱裝置已是迫切重要。

1 H型太陽能換熱器的外形設(shè)計

1.1 基本構(gòu)思

此H型太陽能集熱器包括基管與翅片，其翅片為多組翅片沿基管軸線方向間隔的平行于基管橫截面設(shè)置在基管上，每一組翅片包括兩個沿軸線完全對稱的翅片。其目的是實現(xiàn)換熱基管與翅片的協(xié)同效果，強化熱傳遞，并且可以在保證提高換熱效率的同時減少基管內(nèi)的流動阻力。

設(shè)計圖紙；圖1是H型-集熱管橫截面的圖形。

1.2 圖紙尺寸

基管的橫截面的正方形的邊長為L，連接孔為圓形，圓孔的半徑為r，同一翅片相鄰的圓心距為i，且滿足關(guān)系；

i/L*10=a*in（r/L*10）+b

其中in是對數(shù)，a，b是參數(shù)，1.45

0.33

I的取值范圍；14mm

2 H型太陽能換熱器生產(chǎn)工藝

（1）基管與翅片材料的選取：基管的材料為銅鋁合金，其組成按質(zhì)量百分比為3.7%Cr，3.3%Ag，2.2%Mn，1.25%Zr，1.23%Ce，1.25%Ti，2.46%Si。其余為Cu，Al混合，混合比例大約為9.2：1.1制造方法，是采用真空冶金熔煉，氬氣保護澆注成圓坯，經(jīng)過820攝氏度均勻化處理，在640攝氏度采用熱擠壓成棒材，然后再經(jīng)過565攝氏度高溫淬火后，在230攝氏度進行人工時效處理。

（2）外部防腐層材料：所選材料組成，質(zhì)量百分比片狀鋅粉8.3%，氧化鋁8.1%，硼酸7.3%，丙烯酸0.7%，潤濕分散劑0.4%，增稠劑為0.15%，消泡劑0.24%，余量為水，該種涂料通過噴涂，刷漆，浸涂于翅片表面，80左右烘干10—60分鐘，280攝氏度左右固化燒結(jié)30—60分鐘，形成良好耐腐涂層。

3 評價分析

（1）設(shè)計特色；特殊的H結(jié)構(gòu)翅片組陣的排列，翅片內(nèi)，不僅融合了傳統(tǒng)平板太陽能集熱器耐承壓，易與建筑結(jié)合，不易結(jié)垢等特點，同時還融合了真空玻璃太陽集熱器，真空導(dǎo)熱優(yōu)點，張濤等人[2]通過模擬實驗證明了相同條件下真空裝置的導(dǎo)熱性能更優(yōu)。

（2）材料構(gòu)成；全玻璃真空太陽能集熱器的材質(zhì)是玻璃高硼硅3.3，屬于易碎物品，運輸包裝不變。傳統(tǒng)的平板太陽能集熱器板材，含鋁成分太多，使得導(dǎo)熱系數(shù)較小，本材料設(shè)計通過增加銅鋁合金中的銅的比例，提高了導(dǎo)熱系數(shù)，使得導(dǎo)熱系數(shù)大于250W/（m*k），同時也提高了合金的抗腐蝕性能。

4 結(jié)語

該項目通過反復(fù)的研究與實驗，具有實際可行性與應(yīng)用價值，但后期的改進與完善將有很多路程。曾經(jīng)的平板太陽能集熱熱水器在國內(nèi)的所占比例不高，但朱冬生等人[3]，總結(jié)了近來國內(nèi)外對平板太陽能集熱器的研發(fā)與改進，使得其不斷向前進步。同時他也告訴我們?nèi)魏纬墒斓募夹g(shù)或產(chǎn)品不是一次性問世的，他是經(jīng)歷很代人不斷創(chuàng)新的結(jié)果。

參考文獻

[1]孫學(xué)斌，太陽能集熱系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)改革[J].太陽能2015，（05）.

[2]張濤，等，太陽能熱水器傳熱質(zhì)與強化傳熱研究[J].電力與能源，2014，（02）.

[3]朱冬生，等，太陽能集熱研究進展[J].電源技術(shù)2012，（10）.