Гелиоколлектор

 

Изобретение относится к гелиотехнике, к гелиоколлекторам с трубчатыми каналами, в частности к надувным. Целью изобретения является интенсификация теплообмена путем турбулизации потока воздуха вдоль поглощающей оболочки (ПО) 3. ПО 3 разбита на секции (С) 7, на концах каждой из которых установлены крыльчатки (К) 6 и 10 с неодинаковыми гидродинамическими характеристиками, свободно посаженные на общий вал для каждой С 7. Внутри каждой С 7 образованы полости с теплоаккумулирующим материалом. Основной поток воздуха, протекая внутри С 7, действует на К 6 и 10 и создает вращательный момент, перемещающий С 7 с разными угловыми скоростями в зависимости от количества К и угла установки их лопастей. Теплоаккумулирующее вещество стабилизирует работу гелиоколлектора. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„154861

А1 (51)5 Г 24 J 2/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Д ВТОРНИКОМ",Ф СВИДЕТЕЛЬСВ"ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,(21) 436836 1/24-06 (22) 19.01.88 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (71) Центральный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны СССР (72) М.И. Севернев, В.В. Чугай, А.С. Овчинников, Н.Ф. Капустин и В.Н. Дашков (53) 662.997(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1.386816, кл. Р 24 3 2/02, 1986.

;(54) ГЕЛИОКОЛЛЕКТОР (57) Изобретение относится к гелиотехнике, к гелиоколлек торам с трубч ать и каналами, в частности к надувным..

Целью изобретения является интенсификация теплообмепа путем турбулизации потока воздуха вдоль поглощающей оболочки (ПО) 3. ПО 3 разбита но секции (C) 7, на концах каждой из которых установлены крыльчатки (К) 6 и 10 с неодинаковыми гидродинамическими характеристиками, свободно посаженные на общий вал для каждой С 7. Внутри каждой С 7 образованы полости с теплоаккумулирующим материалом. Основной поток воздуха, протекая внутри С 7, действует на К б и 10 и создает вращательный момент, перемещающий С 7 с разными угловыми скоростями в зависимости от количества К и угла установки их лопастей. Теплоаккумулирующее вещество стабилизирует работу гелиоколлектора. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1548616

Изобретение относится к гелиотехнике, к гелиоколлекторам с трубчатыми каналами, в частности к надувным.

Целью изобретения является интен5 сификация теплообмена путем турбулизации потока.

На фиг. 1 показан гелиоколлектор, обвей вид; на фиг. 2 — узел Х на фиг. 1 на фиг. 3 — то же, вид сверху; на фиг. 4 — узел II на фиг. 1; на фиг. 5 — то же, вид сверху; на фиг. 6 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.7 — то же, вид сверху; на фиг.8 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 9— узел III на фиг.. 1; на фиг. 10— то же, вид сверху; на фиг. 11 — узел

ХЧ на фиг. 1;; на фиг. 12 — разрез

В--В a фиг.l; на фиг.13 — разрез Г-Г на фиг. 12.

Гелиоколлектор содержит трубчатые элементы 1, каждый из которых имеет наружную прозрачную и внутреннюю поглощающие оболочки 2 и 3, сообщена с подающим 4 и отводящим 5 патрубками, при этом на выходном конце погло= цаюцей оболочки 2 установлепа реактивная турбина в виде крыльчатки 6.

Поглощаюцая оболочка 3 выполнена в виде соосных шарнирно сочлененных секций 7, а вдоль их оси 8 установлен вал 9 с крыпьчатками 10, расположенными в каждой секции 7 и прикрепленными к ее внутреннеи поверхности 11, причем крыльчатки 10 соседних секций

7 имеют неодинаковые гидродинамические характеристики.

Угол наклона и количество лопастей

12 крыльчаток 10 соседних секций 7 неодинаковы. Боковая поверхность 13 каждой секции 7 выполнена в виде участков четырех конгруэнтных эллиптических параболоидов, а в поперечном сечении имеет форму гипоциклоиды.

На выходе каждой секции 7 выполне- 45 ны полости 14 с теплоаккумулируюцим материалом. Наружная оболочка 2 с тыльной стороны имеет зачерненный участок 15.

Элементы 1 со стороны подающих патрубков 4 сообцены с подающим трубопроводом 16, а со стороны отводящих патрубков 5 — с отводящим трубопроводом 17. Со стороны трубопровода

16 установлен вентилятор 18.

Каждая крыльчатка 6 реактивнои турбины имеет лопатки 19, направляющую шайбу 20, причем лопатки 19 с поглоцаюцей оболочкой 3 секции 7.

Каждая крыльчатка 10 имеет поворотные лопатки 12, по оси 21 каждой из котррых установлен механизм 22 поворота лопастей 12, и установлена на ступице 23 вала 9. Механизм 22 поворота лопастей 12 служит и элементом крепления крыпьчатки 10 к поверхности

11 секции 7.

Наружная оболочка 12 на концах имеет переходники 24 с жесткими опорами 25 и шайбами 26 для установки и фиксации вала 9. Крайние секции 7 фиксируются шайбами (не показаны).

Каждая секция 7, примыкающая к входному патрубку 4 имеет входной участок 27. Установка секций на рабочие места осуществляется с помощью втулок 28. Ступица 23 посажена на вал 9 с зазором, что облегчает вращение секции 7.

Для изготовления деталей гелиоколлектора могут быть использованы следуюцие материалы: для трубопроводов

16 и 17 и оболочки 2 — прозрачный пленочный материал, например, пленки полиэтиленовая, поливинилхлоридная светотехническая мягкая, для секции

7, участка 27 — черный полистирол или пластик, для вала 9 — фторопласт, металл (в этом случае вал 9 может. быть разборным с телескопическим соединением деталей, не показано), дпя переходников 24 и опор 25 — пластик или капрон, для крыльчаток 6 и

10 -. полистирол и стеклопластик.

Оболочка 2 приклеена к персходнику 24 или соединена с ним с помощью резинового жгута (не показан), причем вэтом случае соединение становится легкосборным и разборным. Для запол-. нения полостей 14 применяют парафин

r или глауберову соль. При членении оболочг,"и 3 на три секции 7 в крайних из них по краям установлено по одной крыльчатке 6 и 10, а в средней по краям установлено две крыпьчатки 10.

Для снижения потерь тепла при гипоциклоидной форме сечения боковой поверхности секции 7 с диаметром d описываюцей окружности на краевых участках секции 7 и 0,6 d в ее срецней части, диаметр описывающей окружности внут- . ренней стенки полости 14 составляет соответственно 0,6 d и 0,5 d.

Гелиоколлектор работает следующим образом, Солнечные лучи, проходя через оболочку 2 элемента l,падают на теплопог1. Гелиоколлектор, содержащий по меньшей мере оцин трубчатый элемент с наружной прозрачной и внутренней поглощающей оболочками, сообщенный с подающим и отводящим патрубками, при этом на выходном конце поглощающей оболочки установлена реактивная турбина, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, поглощающая оболочка выполнена в виде соосных шарнирно сочлененных секций, а вдоль их оси установлен вал с крыльчатками, расположенными в каждой секции и прикрепленными к ее внутренней поверхности, причем крыльчатки соседних секций имеют неодинаковые гидродинамические характеристики.

2. Гелиоколлектор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что турбина выполнена в виде крыльчатки.

3. Гелиоколлектор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что угол наклона лопастей крыпьчаток соседних секций неодинаков.

4. Гелиоколлектор по п. 1, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что количество лопастей крыльчаток соседних секций неодинаков.

5. Гелиоколлектор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что боковая поверхность каждой секции выполнена в вице участков конгруэнтных эллиптических параболоидов °

6. Гелиоколлектор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что на выходе каждой секции выполнены полости с теплоаккумулирующим материалом.

7. Гелиоколлектор по и. 1, о т л и ч а ю Dj и и с я тем, что наружная оболочка с тыльной стороны зачериена.

5 15486 лощающие поверхности секций 7 и оболочки 2, нагревая их и расплавляя одновременно вещество в полости 14. Воз дух вентилятором 18 через подающий трубопровод 16 нагнетается в элементы

1, пройдя которые, собирается в отводящем трубопроводе 17. В каждом элементе 1 поток воздуха поступает в пространство между оболочками 2 и 3 и 10 внутрь оболочки 3, омывая ее с внутренней и наружной сторон. При этом основной поток воздуха проходит внутри секций 7 оболочки 3 и только незначительная часть потока в количестве, достаточном для того, чтобы оболочка

2 приняла рабочее положение, проходит между переходником 24 и,входным участком 27 на входе в элемент 1. Поток воздуха, проходя внутри секций 7, дей-2О ствует на крыльчатки 6 и 10, создавая вращательный момент, перемещающий секции 7. Но, так как в средней секции 7 установлены две крыльчатки 10 (турбины) с большим числом лопастей

12 и другим углом их установки, по сравнению с крайними секциями 7, а в последних по одной крыльчатке 10, средняя секция 7 вращается с большой угловой скоростью, чем крайние, что способствует более интенсивному перемешиванию воздуха (турбулизации) по всей длине элемента 1.

Незначительная часть воздуха выходит в местах сочленения секций 7

%5 (фиг. 6), что также улучшает теплообмен. Поток воздуха на входе в трубопровод 17 направлен перпендикулярно потоку воздуха, проходящему межцу оболочками 2 и 3 секций 7, что повышает

40 интенсивность теплообмена. Вращение средней секции 7 относительно большой угловой скоростью и делит элемент на участки с равличной эффективностью теплообмена, что; влияет íà КПД гелиоколлектора. Вещество, находящееся в

45 закрытых полостях 14, нагреваясь, плавится, переходя в жидкое состояние, тем самым накапливая теплоту и выравнивая температуру воздуха при переменнои облачности, улучшая эффективность

50 снабжения теплом объекта сушки. Изготовление оболочки 2 с тыльной стороны из теплопоглошающего материала. (отклонение от вертикали на L50 ), что позволяет сделать соответствующая форма секций 7, дополнительно способствует нагреву теплоносителя в пространств между оболочками 2 и 3.

16 б

Скорость прохожцения воздуха межцу оболочками 2 и 3 должна быть больше скорости конвективного потока от поглощающих секций 7, тогда конвективные потери через оболочку 2 исключены.

Частоту вращения секций 7 можно регулировать, дискретно изменяя положение лопастей 12 при помощи механизма 22 поворота,.число лопастей 12, их форму и размеры. Чем больше число лопастей

12, их ширина и угол заклинивания (угол между хордой профиля и плоскостью вращения), тем при прочих равных условиях ниже скорость вращения °

Формула изобретения

1548616

15486!6

1548616

Составитель К. Заграничная

Редактор И. планар Текред И.Ходанич Корректор В. Кабаций

Заказ 133 Тираж 580 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101