ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2009410
СОЛНЕЧНЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ
Имя изобретателя: Гуцу Аурел Ильич; Плешка Михаил Семенович; Стратан Федор Иванович; Капралов Анатолий Иванович
Имя патентообладателя: Гуцу Аурел Ильич; Плешка Михаил Семенович; Стратан Федор Иванович; Капралов Анатолий Иванович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1991.10.09
Использование: в сушильных установках и в системах воздушного отопления.
Сущность изобретения: солнечный воздухонагреватель содержит теплоизолированный
корпус 1 с прозрачным покрытием 2 и плоский поглотитель 3, выполненный в виде
капиллярной структуры с капиллярами 4, 5 и разделяющий корпус на верхний отводящий 7
воздушные каналы. Часть капилляров выполнена тупиковыми 4, а в поглотителе выполнены
открытые в сторону нижнего канала полости, сообщенные с проходными капиллярами 5.
Верхний подающий канал 7 подключается к патрубку подачи холодного воздуха 9, а нижние
полости 8 - к сборному коллектору нагретого воздуха 10.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в сушильных
установках и в системах воздушного отопления. Направлено изобретение на повышение КПД
этих установок.
Известен солнечный воздухонагреватель с рабочей теплопоглощающей
поверхностью в виде капиллярной структуры, значительно интенсифицирующая процесс
поглощения солнечной радиации, в которой длина тупиковых капилляров пятикратно
превышает их диаметр [1] .
Недостатком этой конструкции является низкий КПД из-за того, что капиллярная структура
на процесс теплоотдачи от рабочей теплопоглощающей поверхности к потоку воздуха
влияет незначительно, так как капилляры турбулизируют тонкий слой воздуха и то при
значительных скоростях движения. Малая интенсивность теплообмена приводит к общему
росту температуры конструкции и к увеличению потерь в окружающую среду, а это в свою
очередь к уменьшению КПД.
Наиболее близким техническим решением по принципу действия и конструкции является
солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачным ограждением, днищем
входным и выходным патрубками и установленные в корпусе прозрачный и поглощающий
элементы с перпендикулярными ограждению сквозными капиллярными каналами. Элементы
выполнены в виде пакета поочередно установленных перпендикулярно ограждению
прозрачных и поглощающих перегородок, причем прозрачные перегородки имеют высоту,
большую высоты поглощающих перегородок и выполнены со скошенными верхними кромками [2]
.
Недостатком этой конструкции является низкий КПД из-за того, что прозрачные элементы
приводят к уменьшению пропускательной способности воздухонагревателя и капиллярная
структура на процесс теплоотдачи от теплопоглощающей поверхности к потоку воздуха
влияет незначительно. Низкое значение пропускательной способности и малая
интенсивность теплообмена приводят к снижению количества удельной полезной теплоты,
получаемой гелиоприемником от солнечной радиации, а это в свою очередь к уменьшению
КПД.
Целью изобретения является повышение КПД воздухонагревателя.
На фиг. 1 изображен солнечный воздухонагреватель, продольное сечение; на фиг. 2 - то же,
план; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.
Солнечный воздухонагреватель содержит теплоизолированный корпус 1 с прозрачным
покрытием 2 и плоский поглотитель 3, выполненный в виде капиллярной структуры с
капиллярами 4, 5 и разделяющий корпус на верхний подающий 6 и нижний отводящий 7
воздушные каналы. Часть капилляров выполнена тупиковыми 4, а в поглотителе выполнены
открытые в сторону нижнего канала полости 8, сообщенные с проходными капиллярами 5.
Верхний подающий канал 6 подключается к патрубку подачи холодного воздуха 9, а нижние
полости 8 - к сборному коллектору нагретого воздуха 10. Длина тупиковых капилляров 4
равна 5-ти диаметрам d, диаметр D воздушных полостей 8 составляет около (1,0-1,5) от толщины
поглотителя  , шаг воздушных полостей 8
должен в 1,5-2 превышать его диаметр. При указанном соотношении размеров капилляров и
каналов солнечный воздухонагреватель характеризуется наибольшим КПД.
Воздухонагреватель работает следующим образом.
Солнечная радиация, проходя через прозрачное покрытие 2, поглощается поглотителем 3 и
основанием воздушных полостей 8 за счет многократного переотражения в тупиковых
капиллярах 4 и прохождения через проходные каналы 5, которые вследствие этого
интенсивно нагреваются. Воздух подается через распределительный коллектор 9 и
проходит по верхнему воздушному каналу 6. Омывая поглотитель 3 со стороны капиллярной
структуры, которая турбулизирует поток и интенсифицирует его нагрев, воздух проходит
через проходные капилляры 5, нагреваясь при этом и струйками выходит в полости 8, где
происходит дальнейший его нагрев и через сборный коллектор 10 отводится к потребителю.
Поскольку в процесс теплообмена включаются поверхности воздушных каналов и проходных
капилляров, поверхность теплообмена увеличивается в 2-3 раза. Кроме того, вход и выход
воздушных струек приводят к турбуляризации потока воздуха как на верхней поверхности
поглотителя, так и на поверхностях нижних полостей, что интенсифицирует процесс
теплообмена его с этими поверхностями. Интенсивный теплосъем во всем объеме
поглотителя позволит снизить температуру конструкции, а следовательно, и теплопотери
воздухонагревателя в окружающую среду и тем самым повысить его КПД.
Поглотитель 3 может изготавливаться из следующих материалов: легких металлов,
пластмасс, полистирола, пенопласта, пенополиуретана и др. путем отливки в
соответствующих формах.
Профили нижних полостей выбираются в зависимости от материала поглотителя из условия
обеспечения прочности, надежности и технологичности изготовления. С учетом этого
приняты полукруглые каналы. (56) Авторское свидетельство СССР N 1495596, кл. F 24 J 2/28, 1989.
Авторское свидетельство СССР
N 1437633, кл. F 24 J 2/28, 1988.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
СОЛНЕЧНЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий теплоизолированный корпус с
прозрачным покрытием и плоский поглотитель, выполненный в виде капиллярной
структуры с проходными капиллярами и разделяющий корпус на верхний подающий и
нижний отводящий воздушные каналы, отличающийся тем, что часть капилляров выполнена
тупиковыми, а в поглотителе выполнены открытые в сторону нижнего канала полости,
сообщенные с проходными капиллярами.
Версия для печати
Дата публикации 26.01.2007гг
вверх
|
