Теплообменная панель и способ ее сборки

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может использоваться в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды от солнечного излучения. Для реализации этого процесса теплообменная панель с поглощающим покрытием помещается в теплоизолированный корпус со стеклом, через которое солнечный свет падает на поверхность этой панели, нагревает ее и прикрепленную к ней трубку с теплоносителем, по которой нагретый теплоноситель поступает в накопитель потребителя. Теплообменная панель и способ ее сборки содержит элементы из алюминиевых профилей со вставленной в их каналы трубкой теплоносителя, причем плоская поверхность алюминиевого профиля теплообменной панели изготовлена с V-образными продольными каналами шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем, а элементы алюминиевого профиля выполнены по противоположным краям с кромками, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга. Циркуляция теплоносителя по контуру позволяет накапливать горячую воду за счет охлаждения теплообменной панели. Для максимальной производительности этого процесса необходимо, чтобы теплообменная панель обладала минимальной теплоемкостью, но вместе с тем максимально быстро передавала тепло теплоносителю. В предлагаемом изобретении это реализуется путем изготовления теплообменной панели из материала с хорошей теплопроводностью - алюминия - и оптимизацией конструкции теплопроводящего сечения панели для наилучшего теплового контакта с трубкой теплоносителя. В этом случае профиль не имеет никаких дополнительных поверхностей, не участвующих в процессе теплопередачи. Вместе с тем обеспечивается максимальная теплопередача на трубку теплоносителя за счет плотного ее охвата одной стороной профиля и замыкания ее другой стороной с обеспечением необходимого поджима. 4 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к гелиотехнике, и может быть использовано в солнечных коллекторах, предназначенных для нагрева воды.

Известны теплообменные панели солнечных коллекторов, выполненные из алюминиевого профиля, полученного методом вытягивания из расплава (З.А.Кабилов, В.В.Пеллер, Г.Г.Хохлов и др. «Развитие работ по металлическим профилированным изделиям для солнечной энергетики», Ж. Известия Академии Наук, сер. Физическая, т.58, №9, стр.172-175, 1994 г.). Недостатком известных теплообменных панелей солнечных коллекторов в виде профилей из алюминиевых сплавов является их низкая коррозионная стойкость при взаимодействии с нагреваемой водой.

Известна теплообменная панель солнечного коллектора и способ ее сборки из алюминиевого профиля листотрубной конструкции, полученного методом экструзии и медной трубки (Танака С., Суди Р. «Жилые дома с автономным солнечным теплоснабжением». М., 1989 г., стр.37). Алюминиевый профиль по всей длине своей трубы имеет продольный разрез, причем внутренний диаметр трубы профиля имеет размер, несколько меньший диаметра медной трубки. Изготовление теплообменной панели осуществляется путем установки внутри трубы профиля медной трубки и фиксации ее положения за счет некоторой упругой деформации стенки трубы профиля. Недостатком известной теплообменной панели и способа ее изготовления является то, что не обеспечивается достаточно надежный тепловой контакт между медной трубкой и алюминиевой трубой при длительной эксплуатации панели с термоциклическим ее нагруженном при смене дня и ночи.

Прототипом изобретения является теплообменная панель, собранная из алюминиевых профилей со вставленной в их каналы трубкой теплоносителя (Патент на изобретение №2298143 «Теплообменная панель и способ ее сборки», Капецкая А.С., 27.04.2007 г.). При этом профили скрепляются друг с другом посредством вытяжных заклепок, обеспечивающих прижатие к трубке теплоносителя канала алюминиевого профиля.

Недостатком этой конструкции является наличие в профиле специальной отбортовки для установки заклепок, которая не является частью теплопроводящего сечения панели, что увеличивает материалоемкость изделия, а также необходимость установки большого количества заклепок, повышающих трудоемкость сборки панели.

Цель изобретения - устранение элементов крепежа из конструкции теплообменной панели при сохранении ее теплопередающих свойств и снижение трудоемкости сборки.

Поставленная цель достигается тем, что с целью интенсификации аккумуляции солнечной энергии и передачи его теплоносителю, плоская поверхность алюминиевого профиля теплообменной панели изготовлена с V-образными продольными каналами шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем, а элементы алюминиевого профиля выполнены по противоположным краям с кромками, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга.

Теплообменная панель 1 (Фиг.1) собирается из отдельных элементов 2 (Фиг.2, 3) алюминиевого профиля и трубки 3 для циркуляции теплоносителя. Элементы 2 выполнены по противоположным краям с кромками 4 и 5, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки 3 теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга. При этом теплообменная панель 1 собирается из элементов 2 алюминиевых профилей и трубки 3 теплоносителя посредством стыковки каждого следующего алюминиевого профиля с предыдущим, в который уложена трубка 3 теплоносителя. Для интенсификации аккумуляции солнечной энергии и передачи его теплоносителю, плоская поверхность элементов 2 алюминиевого профиля содержит V-образные продольные каналы шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем.

Алюминиевый профиль данной конфигурации изготавливается из алюминиевого сплава методом экструзии. Трубка 3 теплоносителя может быть, например, из тонкостенной нержавеющей гофрированной стали, медная сантехническая или из другого материала, выбираемого в соответствии с условиями эксплуатации. Внешний диаметр трубки 3 теплоносителя должен быть равен внутреннему диаметру образованного кромками 5 канала. Кромки 4 с противоположной стороны элемента 2 должны иметь такой зазор, чтобы в собранном состоянии обеспечивать необходимый натяг для обеспечения теплопередачи от поверхности теплообменной панели к трубке 3 теплоносителя.

Способ сборки теплообменной панели заключается в соединении элементов 2 между собой путем задвигания одного элемента 2 в другой. При этом элемент 2 собираемой панели фиксируется неподвижно относительно сборочного стола (на фигурах не указан) посредством обжатия прижимными планками 6 канала, образованного кромками 5 со вставленной трубкой 3 теплоносителя, как показано на фиг.4. Далее следующий элемент 2 теплообменной панели задвигается на фиксированные кромки 5 ответными кромками 4 на глубину заданной конфигурации панели. После этого в следующий канал кромок 5 укладывается трубка 3 теплоносителя, прижимные планки 6 отпускают собранный канал и фиксируют с обжимом новый канал. Количество и размеры элемента 2 будут определять габаритные размеры и конфигурацию теплообменной панели 1. Трубка 3 теплоносителя может быть как цельной, уложенной «змейкой» по всей поверхности теплообменной панели, так и состоящей из отдельных отрезков, соединенных параллельно после выхода из теплообменной панели 1.

Таким образом, теплообменная панель не имеет никаких дополнительных поверхностей, не участвующих в процессе теплопередачи. Вместе с тем обеспечивается максимальная теплопередача на трубку 3 теплоносителя за счет плотного ее охвата одной стороной алюминиевого профиля и замыкания ее другой стороной с обеспечением необходимого поджима.

Вследствие этого, конструкция теплообменной панели позволяет обеспечить надежный тепловой контакт между алюминиевым профилем и трубкой теплоносителя без применения элементов крепежа и снизить трудоемкость ее сборки.

Теплообменная панель и способ ее сборки, содержащая элементы из алюминиевых профилей со вставленной в их каналы трубкой теплоносителя, отличающаяся тем, что с целью интенсификации аккумуляции солнечной энергии и передачи ее теплоносителю плоская поверхность алюминиевого профиля теплообменной панели изготовлена с V-образными продольными каналами шириной и глубиной 0,5 мм с шагом между центрами в 10 мм и покрыта жаропрочной нитрокраской, разведенной растворителем, а элементы алюминиевого профиля выполнены по противоположным краям с кромками, которые при стыковке одного элемента с другим образуют замкнутый контур вокруг трубки теплоносителя, являясь частью теплопроводящего сечения панели, и обжимают ее за счет некоторого конструктивно заданного натяга.