H型太陽能換熱裝置的應用分析

王訓超++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型換熱管外形設計與材料配比，極大的提高了導熱系數(shù)。特殊的H結構翅片組陣的排列，翅片內置真空小圓孔，不僅融合了傳統(tǒng)平板太陽能集熱器耐承壓，易與建筑結合，不易結垢等特點，同時還融合了真空玻璃集熱器高效的真空導熱優(yōu)點，很具有應用價值與發(fā)展空間。

關鍵詞：太陽能集熱器；導熱系數(shù)；外觀設計

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)略指導下，國內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計

1.1 基本構思

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的流動阻力。

設計圖紙；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30—60分鐘，形成良好耐腐涂層。

3 評價分析

（1）設計特色；特殊的H結構翅片組陣的排列，翅片內，不僅融合了傳統(tǒng)平板太陽能集熱器耐承壓，易與建筑結合，不易結垢等特點，同時還融合了真空玻璃太陽集熱器，真空導熱優(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熱性能更優(yōu)。

（2）材料構成；全玻璃真空太陽能集熱器的材質是玻璃高硼硅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，使得導熱系數(shù)較小，本材料設計通過增加銅鋁合金中的銅的比例，提高了導熱系數(shù)，使得導熱系數(shù)大于250W/（m*k），同時也提高了合金的抗腐蝕性能。

4 結語

該項目通過反復的研究與實驗，具有實際可行性與應用價值，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的所占比例不高，但朱冬生等人[3]，總結了近來國內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。同時他也告訴我們任何成熟的技術或產(chǎn)品不是一次性問世的，他是經(jīng)歷很代人不斷創(chuàng)新的結果。

參考文獻

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

[2]張濤，等，太陽能熱水器傳熱質與強化傳熱研究[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2012，（10）.