RU2044227C1

RU2044227C1 - Solar air heater

Info

Publication number: RU2044227C1
Application number: RU9393012843A
Authority: RU
Inventors: Иван Александрович Гачечиладзе; Геннадий Ираклиевич Кикнадзе; Валерий Григорьевич Олейников; Эдуард Дмитриевич Сергиевский; Айнур Нурмаганбетович Кошкарбаев; Владислав Павлович Мотулевич; Борис Иванович Казанджан
Original assignee: Иван Александрович Гачечиладзе; Геннадий Ираклиевич Кикнадзе; Валерий Григорьевич Олейников; Эдуард Дмитриевич Сергиевский; Айнур Нурмаганбетович Кошкарбаев; Владислав Павлович Мотулевич; Борис Иванович Казанджан
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: solar power engineering. SUBSTANCE: absorber 3 of solar radiation has hollows 6 from the side of working surface 5. The hollows are made up as ball segments. The working surface and top wall of housing 1 define passage 4 for flowing heat carrier. The central angle of the segments is 45-180°. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, а именно к плоским коллекторам для нагрева газообразной среды. The invention relates to solar technology, namely to flat collectors for heating a gaseous medium.

Известны солнечные воздухонагреватели, содержащие корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя. Solar air heaters are known that comprise a housing with a transparent upper wall and a flat absorber installed in the housing to form an air channel between the wall and the working surface of the absorber.

Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем рабочая поверхность выполнена в виде капиллярной структуры с тупиковыми капиллярами, ориентированными перпендикулярно плоскости поглотителя. Длина капилляра должна пятикратно превышать его диаметр, что приводит к повышению КПД нагревателей. A solar air heater is known that comprises a housing with a transparent upper wall and a flat absorber installed in the housing to form an air channel between the wall and the working surface of the absorber, the working surface being made in the form of a capillary structure with dead-end capillaries oriented perpendicular to the plane of the absorber. The length of the capillary should be five times its diameter, which leads to an increase in the efficiency of the heaters.

Однако развитие поверхности, воспринимающей солнечное излучение за счет создания в поглотителе развитой капиллярной структуры, неизбежно приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и, следовательно, к снижению КПД воздухонагревателя. However, the development of a surface that receives solar radiation due to the creation of a developed capillary structure in the absorber inevitably leads to an increase in aerodynamic drag and, consequently, to a decrease in the efficiency of the air heater.

Цель изобретения повышение КПД воздухонагревателя. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the air heater.

Это достигается тем, что в солнечном воздухонагревателе, содержащем корпус с прозрачной верхней стенкой и поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления и (лунки) в форме шаровых сегментов, центральный угол которых находится в диапазоне

≅ α ≅ π
Такое выполнение углублений в поглотителе со стороны рабочей поверхности позволяет существенно интенсифицировать пристенную теплоотдачу не только за счет механизмов но и за счет возникновения смерчевых образований над углублениями, выносящих пристенный слой (наиболее нагретый) теплоносителя, и его замены теплоносителем с низкой температурой. Диапазон значений центрального угла шаровых сегментов, образующих углубления, выбирается исходя из того, что при углах α больших π происходит затенение части рабочей поверхности даже при оптимальных углах падения солнечного излучения. Если центральный угол α меньше

то смерчевые образования прекращают существования и теплообмен растет только за счет увеличения рабочей поверхности поглотителя.This is achieved by the fact that in a solar air heater comprising a housing with a transparent upper wall and an absorber installed in the housing with the formation of an air channel between the wall and the working surface of the absorber, the recesses and (holes) in the form of spherical segments are made in the absorber from the side of the working surface, whose central angle is in the range

≅ α ≅ π
This embodiment of the recesses in the absorber from the side of the working surface makes it possible to significantly intensify the wall heat transfer not only due to mechanisms but also due to the occurrence of tornado formations above the recesses that carry the wall layer (the most heated) of the coolant and its replacement with a coolant with a low temperature. The range of values of the central angle of the spherical segments forming the recesses is selected based on the fact that at angles α large π, part of the working surface is obscured even at optimal angles of incidence of solar radiation. If the central angle α is less

then tornado formations cease to exist and heat transfer increases only due to an increase in the working surface of the absorber.

На фиг. 1 представлен солнечный воздухонагреватель, разрез; на фиг. 2 то же, вид в плане; на фиг. 3 узел I на фиг. 1. In FIG. 1 shows a solar air heater, section; in FIG. 2 same, plan view; in FIG. 3 node I in FIG. 1.

Солнечный воздухонагреватель имеет корпус 1 с прозрачной верхней стенкой 2 и плоским поглотителем 3, установленным в корпусе 1 с образованием воздушного канала 4 между стенкой 2 и рабочей поверхностью 5 поглотителя 3, со стороны которой в поглотителе 3 выполнены углубления 6 в форме шаровых сегментов. К каналу 4 подведены патрубки 7 и 8 для подачи и отвода теплоносителя (воздуха) соответственно. Размер h углублений меньше толщины Н слоя поглотителя (см. фиг. 3), а расстояние между соседними углублениями а, как показали экспериментальные исследования, определяется из соотношения 0,2≅

0,7.The solar air heater has a housing 1 with a transparent upper wall 2 and a flat absorber 3 installed in the housing 1 with the formation of an air channel 4 between the wall 2 and the working surface 5 of the absorber 3, on the side of which in the absorber 3 there are recesses 6 in the form of spherical segments. To the channel 4 there are pipes 7 and 8 for supplying and removing the coolant (air), respectively. The size h of the recesses is less than the thickness H of the absorber layer (see Fig. 3), and the distance between adjacent recesses a, as shown by experimental studies, is determined from the relation 0.2

0.7.

Воздухонагреватель работает следующим образом. The air heater operates as follows.

Излучение, проникая через стенку 2, улавливается поглотителем 3, рабочая поверхность 5 которого омывается нагреваемым газом, протекающим в канале 4. Наличие углублений 6 в поглотителе 3 со стороны рабочей поверхности 5 способствует возникновению смерчевых образований, с помощью которых происходит существенная интенсификация теплообмена вблизи рабочей поверхности 5 поглотителя 4, что повышает КПД нагревателя. The radiation penetrating through the wall 2 is captured by the absorber 3, the working surface 5 of which is washed by the heated gas flowing in the channel 4. The presence of recesses 6 in the absorber 3 from the side of the working surface 5 contributes to tornado formations, with the help of which a significant intensification of heat transfer near the working surface 5 absorber 4, which increases the efficiency of the heater.

Claims

A SUNNY AIR HEATER comprising a housing with a transparent upper wall and a flat absorber installed in the housing with the formation of an air channel between the wall and the working surface of the absorber; limited range
π / 4 ≅ α ≅ π.