H型太阳能换热装置的应用分析

王训超++刘阳河

摘 要：太阳能集热器是太阳热水器的核心装置，该文介绍了一款最新研发的太阳能集热器，其独特的H型换热管外形设计与材料配比，极大的提高了导热系数。特殊的H结构翅片组阵的排列，翅片内置真空小圆孔，不仅融合了传统平板太阳能集热器耐承压，易与建筑结合，不易结垢等特点，同时还融合了真空玻璃集热器高效的真空导热优点，很具有应用价值与发展空间。

关键词：太阳能集热器；导热系数；外观设计

中图分类号：S216.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0056-01

能源危机与环境危机促使太阳行业的快速发展，太阳能家族成员与人民的生活水平有最直接关系的是太阳热水器。传统的太阳能集热热水器是全玻璃真空与平板式，孙学斌[1]指出我国以全玻璃真空管集热装置为主，占86%比重，欧美国家截然相反，平板型太阳占90%以上。在此国内外市场环境下，太阳热水器的“下乡，进程，出海”战略指导下，国内外市场都面临巨大的竞争，新型太阳能热水器项目的引用，尤其是新型集热装置已是迫切重要。

1 H型太阳能换热器的外形设计

1.1 基本构思

此H型太阳能集热器包括基管与翅片，其翅片为多组翅片沿基管轴线方向间隔的平行于基管横截面设置在基管上，每一组翅片包括两个沿轴线完全对称的翅片。其目的是实现换热基管与翅片的协同效果，強化热传递，并且可以在保证提高换热效率的同时减少基管内的流动阻力。

设计图纸；图1是H型-集热管横截面的图形。

1.2 图纸尺寸

基管的横截面的正方形的边长为L，连接孔为圆形，圆孔的半径为r，同一翅片相邻的圆心距为i，且满足关系；

i/L*10=a*in（r/L*10）+b

其中in是对数，a，b是参数，1.45

0.33

I的取值范围；14mm

2 H型太阳能换热器生产工艺

（1）基管与翅片材料的选取：基管的材料为铜铝合金，其组成按质量百分比为3.7%Cr，3.3%Ag，2.2%Mn，1.25%Zr，1.23%Ce，1.25%Ti，2.46%Si。其余为Cu，Al混合，混合比例大约为9.2：1.1制造方法，是采用真空冶金熔炼，氩气保护浇注成圆坯，经过820摄氏度均匀化处理，在640摄氏度采用热挤压成棒材，然后再经过565摄氏度高温淬火后，在230摄氏度进行人工时效处理。

（2）外部防腐层材料：所选材料组成，质量百分比片状锌粉8.3%，氧化铝8.1%，硼酸7.3%，丙烯酸0.7%，润湿分散剂0.4%，增稠剂为0.15%，消泡剂0.24%，余量为水，该种涂料通过喷涂，刷漆，浸涂于翅片表面，80左右烘干10—60分钟，280摄氏度左右固化烧结30—60分钟，形成良好耐腐涂层。

3 评价分析

（1）设计特色；特殊的H结构翅片组阵的排列，翅片内，不仅融合了传统平板太阳能集热器耐承压，易与建筑结合，不易结垢等特点，同时还融合了真空玻璃太阳集热器，真空导热优点，张涛等人[2]通过模拟实验证明了相同条件下真空装置的导热性能更优。

（2）材料构成；全玻璃真空太阳能集热器的材质是玻璃高硼硅3.3，属于易碎物品，运输包装不变。传统的平板太阳能集热器板材，含铝成分太多，使得导热系数较小，本材料设计通过增加铜铝合金中的铜的比例，提高了导热系数，使得导热系数大于250W/（m*k），同时也提高了合金的抗腐蚀性能。

4 结语

该项目通过反复的研究与实验，具有实际可行性与应用价值，但后期的改进与完善将有很多路程。曾经的平板太阳能集热热水器在国内的所占比例不高，但朱冬生等人[3]，总结了近来国内外对平板太阳能集热器的研发与改进，使得其不断向前进步。同时他也告诉我们任何成熟的技术或产品不是一次性问世的，他是经历很代人不断创新的结果。

参考文献

[1]孙学斌，太阳能集热系统的发展及技术改革[J].太阳能2015，（05）.

[2]张涛，等，太阳能热水器传热质与强化传热研究[J].电力与能源，2014，（02）.

[3]朱冬生，等，太阳能集热研究进展[J].电源技术2012，（10）.