專利名稱：納米黑液儲能式太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器，尤其涉及一種納米黑液儲能式太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的二次換熱太陽能集熱器常以防凍液作為循環(huán)工質(zhì)，但目前常用防凍液的 傳熱性能均較差，很難將太陽能集熱器中的熱量及時的帶走，也很難將傳輸?shù)哪芰?有效地傳遞給工作流體(水)。由于防凍液的傳熱效果較差，因此，如果要求循環(huán)工 質(zhì)達到一定的溫度，則需要集熱器的吸熱面與循環(huán)工質(zhì)間存在較大的溫差，這無疑 增大了集熱器的熱損失。此外，傳統(tǒng)的二次換熱太陽能集熱器吸熱面與循環(huán)工質(zhì)的 熱量傳遞是一個多界面的間接傳遞過程，吸熱面利用固體材料的表面吸收太陽輻射 能，然后再通過固體材料的熱傳導作用將熱量傳遞給循環(huán)工質(zhì)，在熱量由固體材料 向循環(huán)工質(zhì)傳遞的過程中，由于固一液邊界層存在較大的熱阻，同樣要求固體吸熱 表面與循環(huán)工質(zhì)間存在較大的溫差，這種溫差使吸熱表面的對外熱輻射增大，進一 步增大了集熱器的熱損失。因此，傳統(tǒng)的二次換熱太陽能集熱器的熱效率不高。 納米黑液即以一定的方式和比例在液相介質(zhì)(防凍液)中添加黑色納米粒子，形成 一類新的太陽能集熱器的吸熱與傳熱循環(huán)工質(zhì)。由于納米粒子的量子效應以及高的 比表面積和表面活性，納米黑液對太陽輻射具有高的吸收率，而且由于納米顆粒的 表觀密度小，在液相介質(zhì)(防凍液)中具有很好的分散性和流動性。由于固體材料 的導熱性能遠遠高于液體，因此添加了納米顆粒后，納米黑液的傳熱性能比傳統(tǒng)防 凍液顯著提高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米黑液儲能式太陽能集熱器。
本發(fā)明創(chuàng)造性的將納米技術(shù)與儲能技術(shù)應用到太陽能熱利用中來，通過將固體 黑色納米顆粒加入到液相介質(zhì)(防凍液)中，大大提高了循環(huán)工質(zhì)的光吸收能力和 傳熱性能，納米黑液與儲能材料的配合使用有效地提高了太陽能集熱器的熱效率。 發(fā)明了一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，作為一種新型的二次換熱太陽能集熱器， 對于提高太陽能集熱器的熱效率有著重要的意義。本發(fā)明中的納米黑液儲能式太陽 能集熱器是由真空玻璃管或非真空玻璃管、黑液箱、儲能材料、換熱器以及納米黑 液所組成的一種新型二次換熱太陽能集熱器。其工作原理如下真空玻璃管或非真 空玻璃管中的納米黑液直接吸收太陽輻射能，然后通過自然對流循環(huán)加熱黑液箱中 的納米黑液和儲能材料，工作流體(水)通過浸沒于納米黑液中的換熱器進行熱交換，將黑液箱中的熱量帶走。在陽光充足的時候，黑液箱中的納米黑液即可加熱通 過紫銅中的冷水，也可加熱儲能材料；當陽光不充足的時候，儲能材料利用儲存的 熱量反過來加熱黑液箱中的納米黑液，從而保證黑液箱中的納米黑液在較長時間內(nèi) 具有較高的溫度。 本發(fā)明的有益效果
O)利用玻璃管中的納米黑液直接吸收太陽輻射能，集熱器的最高溫度出現(xiàn)在 納米黑液內(nèi)部，因此降低了散熱損失。
(2) 在液相介質(zhì)中添加固體粒子，顯著的提高了循環(huán)工質(zhì)的傳熱性能，因此納 米黑液的使用有效的提高了集熱器的熱效率。
(3) 相變儲能材料的使用可以減小了黑液箱的體積，彌補太陽能集熱器受氣候 影響的缺陷。
(4) 納米黑液儲能式太陽能集熱器是一種高效的二次換熱太陽能集熱器，集熱 器屮的循環(huán)工質(zhì)是納米黑液，不需要儲水箱，因此水質(zhì)新鮮衛(wèi)生，不會存 在結(jié)構(gòu)或水質(zhì)變壞等問題。


附圖1為納米黑液儲能式太陽能集熱器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2為納米黑液儲能式太陽能集熱器的縱剖面構(gòu)造圖。
圖中l(wèi).黑液箱，2.金屬盤管式換熱器，3.儲能材料，4.納米黑液，5.真空玻璃管或 非真空玻璃管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
參見圖1、 2，太陽輻射透過不帶吸收涂層的真空玻璃管或非真空玻璃管(5) 直接被納米黑液(4)所吸收，納米黑液(4)吸收熱量后自身溫度升高，將太陽輻 射能以顯熱的形式儲存起來，并通過自然對流傳熱的方式加熱黑液箱中的納米黑液 (4)和儲能材料(3)。在陽光充足的時候，工作流體(水)通過換熱器(2)取走 被升溫了的納米黑液的熱量加以利用；當陽光不充足的時候，之前被加熱熔化的儲 能材料(3)重新釋放熱量加熱黑液箱中的納米黑液(4)，從而達到在較長時間內(nèi)獲 得較高穩(wěn)定溫度的循環(huán)工質(zhì)。
另外，這種集熱器也可以做成大規(guī)模的平板型太陽能集熱器，采用強迫循環(huán)，循環(huán)工質(zhì)均通過同一個黑液箱，黑液箱中裝有一定量的儲能材料和一定效率的換熱 器，工作流體(水)通過換熱器提走黑液箱中的熱量加以利用。
權(quán)利要求
1、一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，其特征是集熱器由納米黑液、儲能材料、黑液箱、換熱器和不帶涂層的真空玻璃集熱管或非真空玻璃管所組成，是一種集吸熱與儲熱于一體的太陽能集熱器，在集熱器中，納米黑液直接吸收太陽輻射能，加熱相變儲能材料，并通過換熱器高效的將熱量傳遞給工作流體(水)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，其特征是納米黑液主要是由 黑色納米粉體與乙二醇水溶液組成，是一種分散均勻穩(wěn)定的納米懸浮液。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，其特征是儲能材料主要使用肉豆蔻酸(十四酸)、棕櫚酸(十六酸)、切片石蠟(54°C 56°C)或者前三者的不同比例的共熔物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，其特征是集熱管為不帶吸收 涂層的硼硅透明真空玻璃管或非真空玻璃管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種納米黑液儲能式太陽能集熱器，其特征是黑液箱中除了裝有 納米黑液外，還有儲能材料和換熱器，儲能材料用金屬容器包裝，分多塊均布于黑液箱中， 換熱器采用金屬盤管式換熱器。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能熱利用領(lǐng)域，涉及一種納米黑液儲能式太陽能集熱器。納米黑液儲能式太陽能集熱器由真空玻璃管或非真空玻璃管(5)、納米黑液(4)、黑液箱(1)、儲能材料(3)、換熱器(2)所組成。真空玻璃管或非真空玻璃管(5)中的納米黑液(4)直接吸收太陽輻射能，然后通過自然對流循環(huán)加熱黑液箱(1)中的儲能材料(3)，并通過換熱器(2)將熱量有效的傳遞給工作流體(水)。納米黑液的使用強化了循環(huán)工質(zhì)的光吸收性能和傳熱性能，儲能材料的使用減小了黑液箱的大小，提高了太陽能的利用率。因此，納米黑液儲能式太陽能集熱器是一種新型的高效二次換熱太陽能集熱器，特別適合于寒冷的北方地區(qū)使用。
文檔編號F24J2/34GK101418989SQ20081018414
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者劉宗建, 張仁元, 風 李, 柯秀芳, 毛凌波, 王靈秀, 梟 陳, 陳觀生, 黃奎林, 黃永偉 申請人:廣東工業(yè)大學;江蘇省華揚太陽能有限公司