RU176786U1

RU176786U1 - Solar air heater

Info

Publication number: RU176786U1
Application number: RU2017109749U
Authority: RU
Inventors: Эскендер Алимович Бекиров; Эннан Рустамович Муртазаев; Марлен Мустафаевич Асанов; Нариман Идрисович Калафатов; Светлана Николаевна Воскресенская
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-01-29

Abstract

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к солнечным низкотемпературным воздухонагревателям. Устройство содержит теплоизолированный короб, на дно которого уложен теплоизолирующий материал, поверх которого расположен двухслойный поглотитель, входное и выходное отверстия для воздуха. Поглотитель разделен на секции с помощью перегородок, расположенных с двух сторон в шахматном порядке, нижний слой поглотителя выполнен из металлического листа, покрытого светопоглощающим составом. Дополнительно содержит два плоских зеркала, расположенных под углом, прикрепленных по обе стороны к корпусу коллектора, входное и выходное отверстия для воздуха размещены на торце корпуса коллектора сверху и снизу от поглотителя, верхний слой поглотителя выполнен из зачерненной медной проволоки. Технический результат заключается в повышении коэффициента полезного действия поглотителя и теплоотдачи за счет увеличения площади съема тепла и концентрации светового потока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.The utility model relates to heat engineering, namely to solar low-temperature air heaters. The device contains a heat-insulated box, on the bottom of which a heat-insulating material is laid, over which there is a two-layer absorber, an air inlet and outlet. The absorber is divided into sections using partitions arranged staggered on both sides, the lower layer of the absorber is made of a metal sheet coated with a light-absorbing composition. Additionally contains two flat mirrors, located at an angle, attached on both sides to the collector body, the air inlet and outlet openings are placed on the end of the collector body above and below the absorber, the upper layer of the absorber is made of blackened copper wire. The technical result consists in increasing the efficiency of the absorber and heat transfer by increasing the area of heat removal and the concentration of light flux. 1 C.p. f-ls, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к солнечным низкотемпературным воздухонагревателям.The utility model relates to heat engineering, namely to solar low-temperature air heaters.

Известен солнечный воздухонагреватель (патент RU №134301, МПК F24J 2/24, 2013), содержащий корпус, светопрозрачное покрытие, теплопровод, теплоноситель в виде воздуха, корпус воздухонагревателя выполнен герметичным и с внутренней стороны изолирован негорючей теплоизоляцией с низкой степенью теплопроводности, теплопровод в верхней и нижней части корпуса герметично соединен с камерами ввода и вывода теплоносителя, при этом входное и выходное отверстие для теплоносителя расположены с тыльной стороны воздухонагревателя, а теплопровод выполнен в виде прямолинейных металлических труб, расположенных параллельно и герметично соединенных с камерами ввода и вывода теплоносителя.Known solar air heater (patent RU No. 134301, IPC F24J 2/24, 2013), comprising a housing, a translucent coating, a heat pipe, a heat carrier in the form of air, the body of the heater is sealed and insulated from the inside with non-combustible heat insulation with a low degree of heat conductivity, the heat pipe at the top and the lower part of the housing is hermetically connected to the inlet and outlet chambers of the coolant, while the inlet and outlet for the coolant are located on the back of the heater, and the heat pipe is made in de straight metal tubes arranged in parallel and tightly connected to the input and output chambers coolant.

Такая конструкция воздухонагревателя не позволяет полезно использовать все пространство внутри корпуса, так как металлические трубки теплопровода расположены па некотором расстоянии друг от друга. Достигаемая теплоносителем температура будет относительно не велика.This design of the heater does not allow the use of the entire space inside the housing, since the metal pipes of the heat pipe are located at a certain distance from each other. The temperature achieved by the coolant will be relatively small.

В качестве прототипа выбран солнечный воздухонагревательный коллектор» (а.с. СССР №1599627, МДК F24J 2/26), имеет корпус с входными и выходными патрубками, в котором на теплоизоляционной основе расположен поглотитель в виде волнистого шифера с поперечным размещением волн относительно воздушного потока, и прозрачную крышку; объем между шифером и прозрачной крышкой заполнен зачерненной металлической стружкой.A solar air-heating collector was chosen as a prototype ”(AS USSR No. 1599627, MDK F24J 2/26), has a housing with inlet and outlet pipes, in which an absorber in the form of a wavy slate with transverse waves relative to the air flow is located , and a transparent cover; the volume between the slate and the transparent cover is filled with blackened metal shavings.

Известная конструкция не позволяет использовать теплоотдачу нижней поверхности шифера, что уменьшает его теплотехнические качества. Плотность потока солнечного излучения, падающего на поглотитель, не достаточна для эффективного преобразования в тепловую энергию.The known design does not allow the use of heat transfer from the bottom surface of the slate, which reduces its thermal performance. The density of the flux of solar radiation incident on the absorber is not sufficient for efficient conversion to thermal energy.

Таким образом, недостатком этих солнечных коллекторов является низкая эффективность теплопередачи и недостаточное поступление солнечного излучения для осуществления нагрева воздуха до более высоких температур.Thus, the disadvantage of these solar collectors is the low heat transfer efficiency and insufficient solar radiation to heat the air to higher temperatures.

Задачей настоящей полезной модели является создание солнечного воздухонагревательного коллектора, который позволяет повысить коэффициент полезного действия поглотителя и теплоотдачу за счет увеличения площади съема тепла и концентрации светового потока.The objective of this utility model is to create a solar air-heating collector, which allows to increase the efficiency of the absorber and heat transfer by increasing the area of heat removal and the concentration of light flux.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что солнечный воздухонагревательный коллектор, включающий теплоизолированный короб, на дно которого уложен теплоизолирующий материал, поверх которого расположен двухслойный поглотитель, входное и выходное отверстия для воздуха, поглотитель разделен на секции с помощью перегородок, расположенных с двух сторон, в шахматном порядке, нижний слой поглотителя выполнен из металлического листа, покрытого светопоглощающим составом, дополнительно содержит два плоских зеркала, расположенных под углом, прикрепленных по обе стороны к корпусу коллектора, входное и выходное отверстия для воздуха размещены на торце корпуса коллектора сверху и снизу от поглотителя, верхний слой поглотителя выполнен из зачерненной медной проволоки.The task and the specified technical result are achieved by the fact that the solar air-heating collector, including a thermally insulated box, on the bottom of which a heat-insulating material is laid, over which there is a two-layer absorber, air inlet and outlet, the absorber is divided into sections using partitions located on both sides , in a checkerboard pattern, the lower layer of the absorber is made of a metal sheet coated with a light-absorbing composition, additionally contains two flat feces, angled, attached on both sides of the manifold to the housing, inlet and outlet for air arranged on the collector side of the case above and below the absorber, upper absorber layer is made of blackened copper wires.

Общими с прототипом признаками являются: теплоизолированный короб, на дно которого уложен теплоизолирующий материал, поверх которого расположен двухслойный поглотитель, входное и выходное отверстия для воздуха.Common signs with the prototype are: a heat-insulated box, on the bottom of which a heat-insulating material is laid, on top of which there is a two-layer absorber, an air inlet and outlet.

Отличительными признаками являются: поглотитель разделен на секции с помощью перегородок, расположенных с двух сторон, в шахматном порядке, нижний слой поглотителя выполнен из металлического листа, покрытого светопоглощающим составом, дополнительно содержит два плоских зеркала, расположенных под углом, прикрепленных по обе стороны к корпусу коллектора, входное и выходное отверстия для воздуха размещены на торце корпуса коллектора сверху и снизу от поглотителя, верхний слой поглотителя выполнен из зачерненной медной проволоки.Distinctive features are: the absorber is divided into sections using partitions located on both sides in a checkerboard pattern, the lower layer of the absorber is made of a metal sheet coated with a light-absorbing composition, additionally contains two flat mirrors located at an angle attached on both sides to the collector body , the air inlet and outlet are located on the end of the collector body above and below the absorber, the upper layer of the absorber is made of blackened copper wire.

Совокупность существенных признаков обеспечивает:The set of essential features provides:

плоские зеркала с двух сторон от корпуса коллектора позволяют увеличить плотность потока, падающего на абсорбер солнечного излучения, что способствует увеличению температуры нагрева абсорбера и, соответственно, воздушного потока, используемого в качестве теплоносителя,flat mirrors on both sides of the collector body can increase the density of the stream incident on the solar absorber, which helps to increase the heating temperature of the absorber and, accordingly, the air flow used as a coolant,

прикрепленные к абсорберу в шахматном порядке с обоих его сторон металлические перегородки, например, в виде уголков, которые разделяют абсорбер на секции и наличие отверстий, соединенных с патрубками перекрывающих по высоте торец абсорбера, обеспечивающих при прохождении воздуха и обмывание поверхности абсорбера с обоих его сторон, позволяет более эффективно снимать тепло,metal partitions attached to the absorber in a checkerboard pattern on both sides of it, for example, in the form of angles that divide the absorber into sections and the presence of holes connected to the nozzles that overlap the end of the absorber in height, which ensure that the air absorber is washed on both sides of it, allows you to more effectively remove heat,

наряду с этим прогоняемый через коллектор воздух последовательно проходит по секциям коллектора, что увеличивает путь его прохождения и эффективность процесса нагрева.along with this, the air driven through the collector passes sequentially through the sections of the collector, which increases the path of its passage and the efficiency of the heating process.

выполнение второго слоя поглотителя шероховатым, например, путем расположения на ней зачерненной медной проволоки повышает площадь поглотителя.the execution of the second layer of the absorber is rough, for example, by placing blackened copper wire on it increases the area of the absorber.

Солнечный воздухонагревательный коллектор схематично представлен на чертежах, где на фиг. 1 показан вид сверху, на фиг. 2 - вид сбоку (вид А на фиг. 1).A solar air heating collector is schematically represented in the drawings, where in FIG. 1 shows a top view, FIG. 2 is a side view (view A in FIG. 1).

Солнечный воздухонагревательный коллектор состоит из корпуса 1, выполненного из теплоизоляционного материала, на дно которого уложен теплоизолирующий материал, с боковыми стенками 2, днищем 3 и светопропускающей поверхностью 4. Для циркуляции воздуха используются входное и выходное отверстия 5, размеры которых превышают толщину абсорбера на порядок, размещенные на торце корпуса коллектора сверху и снизу от поглотителя. Эти отверстия на выходе заканчиваются патрубком 6, который соединяется с вентилятором при помощи гибкого воздуховода (на фиг. 1 не указано). Под светопропускающей поверхностью 4 расположен двухслойный поглотитель, выполненный с шероховатостью. Двухслойный поглотитель выполненный из металлического листа 7, покрытого светопоглощающим составом, и второго слоя из зачерненной медной проволоки 8. К поглотителю как сверху, так и снизу прикрепляются перегородки 9, например, уголки размером 20×20×1 мм, разделяющие всю площадь коллектора на отдельные камеры. С тыльной стороны перегородки опираются на днище 3 корпуса солнечного воздухонагревательного коллектора, а с фронтальной стороны поверх перегородок размещается светопропускающая поверхность 4. От размеров уголков 9 зависит высота боковых стенок 2 воздухонагревателя. Например, для указанных выше размеров уголков толщина корпуса коллектора не будет превышать 50 мм. От количества перегородок и размеров между ними будет зависеть количество камер и их объем, а также схема движения воздуха в камерах при нагнетании или заборе воздуха. К корпусу коллектора с двух противоположных сторон прикрепляются плоские зеркала 10, полностью или частично отражающие солнечные лучи на поверхность поглотителя. Прогоняемый через коллектор воздух омывает поглотитель с обоих его сторон последовательно перемещаясь по секциям от входящих к выходящим отверстиям с патрубками.The solar air-heating collector consists of a housing 1 made of heat-insulating material, on the bottom of which a heat-insulating material is laid, with side walls 2, a bottom 3 and a light-transmitting surface 4. For air circulation, inlet and outlet openings 5 are used, the dimensions of which exceed the thickness of the absorber by an order of magnitude, located at the end of the collector housing above and below the absorber. These outlet openings end with a pipe 6, which is connected to the fan using a flexible duct (not shown in Fig. 1). Under the light-transmitting surface 4 is a two-layer absorber made with roughness. A two-layer absorber made of a metal sheet 7 coated with a light-absorbing composition and a second layer of blackened copper wire 8. Partitions 9 are attached to the absorber both from above and below, for example, corners 20 × 20 × 1 mm in size that divide the entire collector area into separate cameras. On the back side of the partition, they rest on the bottom 3 of the body of the solar air heater, and on the front side, a light-transmitting surface 4 is placed on top of the partition 4. The height of the side walls 2 of the heater depends on the dimensions of the corners 9. For example, for the above dimensions of the corners, the thickness of the collector body will not exceed 50 mm. The number of chambers and their volume will depend on the number of partitions and the dimensions between them, as well as the pattern of air movement in the chambers during air injection or intake. Flat mirrors 10 are attached to the collector body from two opposite sides, which fully or partially reflect the sun's rays on the surface of the absorber. The air driven through the collector is washed by the absorber on both sides of the absorber sequentially moving in sections from the inlet to the outlet with nozzles.

Принцип работы солнечного воздухонагревательного коллектора заключается в следующем. Прямое солнечное излучение и отраженное от плоских зеркал 10 через светопропускающую поверхность 4 проникает внутрь корпуса и нагревает двухслойный поглотитель. Патрубок 6 при помощи гибкого воздуховода соединяется с аналогичным патрубком вентилятора, который при своем включении откачивает или нагнетает воздух через камеры коллектора, создаваемые перегородками 9 внутри корпуса 1, и отверстия 5 в боковой стенке 2. При этом воздух омывает поглотитель как сверху, так и снизу, поэтому съем тепла за счет теплообмена происходит более эффективно. Теплоизолирующий материал на днище 3 внутри коллектора способствует уменьшению теплопотерь.The principle of operation of the solar air heating collector is as follows. Direct sunlight and reflected from the flat mirrors 10 through the light-transmitting surface 4 penetrates the body and heats the two-layer absorber. The pipe 6 using a flexible duct connects to a similar fan pipe, which, when turned on, pumps out or pumps air through the collector chambers created by the partitions 9 inside the housing 1 and the holes 5 in the side wall 2. At the same time, the air washes the absorber both from above and from below , therefore, heat removal due to heat transfer is more efficient. Thermal insulation material on the bottom 3 inside the collector helps to reduce heat loss.

Нагретый воздух может быть использован в сушилках для сушки сельскохозяйственной продукции, а также для обогрева производственных помещений в солнечные дни.Heated air can be used in dryers for drying agricultural products, as well as for heating industrial premises on sunny days.

Claims

1. A solar air-heating collector, including a thermally insulated box, on the bottom of which a thermally insulating material is laid, on top of which there is a two-layer absorber, an air inlet and outlet, characterized in that the absorber is divided into sections using partitions arranged staggered on both sides, the lower layer of the absorber is made of a metal sheet coated with a light-absorbing composition, additionally contains two flat mirrors located at an angle, attached to both torons to the collector body, air inlet and outlet openings are located on the end of the collector body above and below the absorber.

2. A solar air heating collector according to claim 1, characterized in that the upper layer of the absorber is made of blackened copper wire.