專利名稱：一種全不銹鋼太陽能集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能集熱器的結構改進。
背景技術：
太陽能集熱器是一種把太陽輻射能轉換成熱能的裝置，主要用于為團體或家庭提供生活用熱水。太陽能集熱器中的吸熱表面與流體通道的組合稱為太陽能集熱板芯。它是集熱器的“心臟”，是完成光熱轉換的關鍵部件。對于平板型太陽能集熱器而言，目前國內較廣泛使用的太陽能集熱器按集熱板芯的結構不同，有以下兩種類型1、管板型集熱器。其集熱板芯為全銅集熱板芯，它采用高頻焊接機把Φ10-12MM銅管焊接在條狀薄銅板(寬120-135MM，厚0.2MM)上，由7-8片組成。其優點是結構簡單、容易制作、承壓性能優良；其缺點是①銅管之間的中心距W(120-135MM)較大，對集熱器的效率因子F′有一定的影響，因F′隨W增加而減少。②吸熱管與吸熱板僅是線狀接觸，大部分銅管露在空氣中，接合熱阻Rb較大，使吸熱板吸收的太陽能傳到吸熱管內的載熱流體(水)的傳遞速度較慢，導致吸熱板出現過熱現象，盡管銅的導熱系數高，但其散熱損失較大。③自來水中存在次氯酸鈉剩余氯對紫銅管長期在熱水中浸泡受到腐蝕，會產生銅綠，且造成表面粗糙，容易產生水垢。隨著使用時間的增長，對附著在傳熱表面上的水垢層的增加會引起很大的導熱熱阻，例如1MM水垢的熱阻相當于40MM鋼板的熱阻。熱阻增加直接影響集熱效率。這對采用工業紫銅材料生產的集熱板芯是一個不可忽視的影響熱效率的因素。2、銅鋁復合型集熱器。其集熱板芯為銅鋁復合板芯，它是銅管與鋁板采用壓延軋制成一體，由7-8片組成。其優點是生產加工易形成機械化，翅片和管道可一體形成，鋁導熱系數較高，僅次于銅；Rb較小，可減少吸熱板的過熱現象。其缺點①承壓性能較差；②存在管板型板芯中的①③問題。
對于傳統型(即管板型或銅鋁復合型)集熱器，其翅片到管壁的熱阻Rp和接合熱阻Rb對集熱效率影響最大，為克服上述二種型式集熱器存在的缺點，出現了一種全不銹鋼式的高效全濕潤型集熱器(專利號ZL94224190.8)。其板芯是采用多流道的整體式集熱板芯，它由多條扁弧形流道和與流道相通的上下連通道組成；它的流道和上下連通道是通過模壓成形，然后將已成形的兩塊優質不銹鋼板對稱對合及通過縫焊和氬弧焊制成集熱板芯，這種結構新穎而獨特的板芯沒有不通流體的翅片，接合熱阻Rb為零，因而消除了Rp和Rb對F′垢影響。
上述專利的主要優點是1、耐腐蝕優良，表面光滑，不易結垢。2、傳熱和換熱性能優異。因為Rb＝0，板芯內的載熱流體(水)的熱容量小，且水在多條流道內表的接觸面積幾乎等于板芯的吸熱表面積，故傳熱和換熱性能優異。因而克服了傳統型板芯的流體與吸熱表面的接觸面很小的缺點(因上述兩種類型的板芯只有7-8條管道，它們的總表面積僅占吸熱表面積的15-16％，將水加熱所需時間較長，同時翅片的溫度必須高于管壁溫度，因而散熱損失較大)。3、集熱效率優于其它型式的集熱效率。因為集熱器的效率因子F′是表征集熱器對載熱流體傳熱性能優劣的無因次參量，F′越大，集熱器的集熱效率越高。將各種典型的物理參數代入F′方程，可得出該專利的集熱效率高于其它型式的集熱效率。由此可見，通過集熱板芯結構的創新，革除了傳統型管板相接合的結構而采用模壓成多條流道結構的集熱板芯，提高了集熱效率，彌補了不銹鋼導熱系數較小的缺點。但該專利所公開的各種集熱板芯的結構均存在承壓性能較差的缺點。

發明內容
本實用新型的目的是設計一種保留有上述高效全濕潤型集熱器的優點，而又具有更好的承壓性能的全不銹鋼太陽能集熱器。
本實用新型的結構，包括由兩塊對稱的，具有多條平行凹槽道的不銹鋼板對合而形成多條平行流道的吸熱板芯以及位于該吸熱板芯上下兩端與各流道相通的上下連通道，其特征在于所說的吸熱板芯上的每條流道的橫截面呈如附圖3所示的扁六邊形所述的扁六邊形的設計參數為短邊長a∶短對角線L∶兩短邊間距h＝1∶(1.5～3.5)∶(6～16)。
所述的扁六邊形可采用以下具體設計參數短邊長a為2～6mm，短對角線L為6～16mm，兩短邊間距h為18～60mm。
本實用新型的吸熱板芯上一般布有12～35條流道，相鄰兩條流道之間的中心距為23～65mm。
根據我們對集熱板芯的各種形狀進行了理論分析和性能對比試驗，結果表明，在相同流道數的情況下，扁六邊形流道的板芯結構形狀在承壓性能和載熱流體熱容量小方面較佳。因而本實用新型產品因具有承壓性能優良和集熱效率更高的特點而更具應用推廣價值。


圖1為本全不銹鋼太陽能集熱器整體結構正俯視圖；圖2為圖1的AA剖視圖；圖3為一條流道橫截面圖。
圖中，a為扁六邊形流道的短邊長度，L為扁六邊形流道的短對角線長度，h為扁六邊形流道的兩短邊間距。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本集熱器的集熱板芯是由兩塊具有20條扁六邊形流道和2條上下連通道的優質不銹鋼板對稱對合及其周邊和流道之間采用縫焊和氬弧焊制成。其流道橫截面(如圖2、圖3所示)的設計參數為短邊長a為3mm，短對角線L為8mm，兩短邊間距h為36mm，縫焊寬為8mm，兩條流道之間的中心距為44mm。連通道為圓柱形，直徑為23mm，高為920mm，整個集熱板芯寬920mm，長1980mm。
實施例二本集熱器的集板芯是由兩塊具有14條扁六邊形流道和2條上下連通道的優質不銹鋼板對稱對合及其周邊和流道之間采用縫焊和氬弧焊制成。其流道橫截面的設計參數為短邊長a為4mm，短對角線L為6mm，兩短邊間距h為53mm，縫焊寬為8mm，兩條流道之間的中心距為61mm。連通道為圓柱形，直徑為26mm，高為900mm。整個集熱板芯寬為900mm，長為1980mm。
實施例三本集熱器的集熱板芯由兩塊具有34條扁六邊形流道和2條上下連通道的優質不銹鋼對稱對合及其周邊和流道之間采用縫焊和氬弧焊制成。其流橫截面的設計參數為短邊長a為3mm，短對角線L為8mm，兩短邊間距h為21mm，縫焊寬為6mm，兩條流道之間的中心距為27mm。連通道為圓柱形，直徑為30mm，高為950mm，整個集板芯寬950mm，長1980mm。
權利要求1.一種全不銹鋼太陽能集熱器，包括由兩塊對稱的，具有多條平行凹槽道的不銹鋼板對合而形成多條平行流道的吸熱板芯以及位于該吸熱板芯上下兩端與各流道相通的上下連通道，其特征在于所說的吸熱板芯上的每條流道的橫截面呈扁六邊形，所述的扁六邊形的設計參數為短邊長a∶短對角線L∶兩短邊間距h＝1∶(1.5～3.5)∶(6～16)。
2.根據權利要求1所述的一種全不銹鋼太陽能集熱器，其特征在于所述的扁六邊形采用以下具體設計參數短邊長a為2～6mm，短對角線L為6～16mm，兩短邊間距h為18～60mm。
3.根據權利要求1所述的一種全不銹鋼太陽能集熱器，其特征在于所述的吸熱板芯上具有12～35條流道，相鄰兩條流道之間的中心距為23～65mm。
專利摘要本實用新型提供一種全不銹鋼太陽能集熱器，其結構包括由兩塊對稱的，具有多條平行凹槽道的不銹鋼板對合而形成多條平行流道的吸熱板芯以及位于該吸熱板芯上下兩端與各流道相通的上下連通道，其特征在于所說的吸熱板芯上的每條流道的橫截面為扁六邊形。在相同流道數的情況下，扁六邊形流道的板芯結構形狀在承壓性能和載熱流體熱容量小方面較佳。
文檔編號F24J2/48GK2570704SQ02272380
公開日2003年9月3日 申請日期2002年8月9日 優先權日2002年8月9日
發明者鄭偉清, 黃遠鋒 申請人:鄭偉清, 黃遠鋒