本發(fā)明涉及一種單管口多分支自然循環(huán)管式集熱器，屬于集熱器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

集熱器是一種能夠吸收能量并以熱能的形式存儲(chǔ)和傳遞能量的裝置。應(yīng)用最為廣泛的集熱器是太陽(yáng)能集熱器，太陽(yáng)能集熱器的分類(lèi)和種類(lèi)很多，一般的，按集熱器內(nèi)是否有真空空間分為：平板型集熱器、管式集熱器、真空管集熱器。按集熱器的傳熱工質(zhì)的循環(huán)方式分為：自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)。平板型集熱器主要有吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分組成。在吸熱板上設(shè)有進(jìn)液管口和出液管口，液體傳熱工質(zhì)從進(jìn)液管口進(jìn)入吸熱板，再?gòu)某鲆汗芸诹鞒觯纬裳h(huán)；管式集熱器包括按一定形式盤(pán)旋排列的金屬管，是將吸熱體換成金屬管的太陽(yáng)能集熱器，金屬管的一個(gè)端口進(jìn)液，另一個(gè)端口出液形成循環(huán)；真空管集熱器是將吸熱體與透明蓋層之間的空間抽成真空的太陽(yáng)能集熱器。真空管集熱器按吸熱體材料種類(lèi)，可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是玻璃吸熱體真空管（或稱(chēng)為全玻璃真空管），一類(lèi)是金屬吸熱體真空管（或稱(chēng)為玻璃－金屬真空管）。熱管式真空管是金屬吸熱體真空管的一種，它由熱管、吸熱體、玻璃管和金屬端蓋等主要部件組成。平板型集熱器和管式集熱器一般采用強(qiáng)制循環(huán)，真空管集熱器采用自然循環(huán)。將一個(gè)平板型集熱器和管式集熱器與一個(gè)儲(chǔ)水箱連接，或?qū)⒍鄠€(gè)真空管集熱器與一個(gè)儲(chǔ)水箱連接可組成太陽(yáng)能熱水器；將多個(gè)太陽(yáng)能熱水器用管路與一個(gè)大的儲(chǔ)水箱連接可組成太陽(yáng)能鍋爐，太陽(yáng)能鍋爐由于連接管路設(shè)計(jì)復(fù)雜，太陽(yáng)能熱水器與大的儲(chǔ)水箱的連接管路需要安裝水泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)。太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能的能力較強(qiáng)，所以得到了廣泛的應(yīng)用，屬于可再生清潔能源利用領(lǐng)域。

目前，現(xiàn)有的太陽(yáng)能集熱器的安裝方式都是采用集熱面與水平面呈傾斜角度的有角度安裝，這樣的安裝方式使得集熱器安裝非常局限，采光面必須向南，才能使集熱器吸收太陽(yáng)能達(dá)到最大化，從而使得集熱器安裝對(duì)場(chǎng)地要求較高、占地面積較大，很難形成大規(guī)模的集熱場(chǎng)；而且集熱器安裝采用與水平面呈傾斜角度的安裝，會(huì)造成雜質(zhì)、水垢、水銹等雜物沉積在集熱管底部，或循環(huán)管路低處，隨時(shí)間的推移，造成管路堵塞，集熱性能下降。特別是在民用熱水應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng)熱水條件變差后，需清除雜質(zhì)、水垢、管路堵塞，維修費(fèi)用很大，維修過(guò)程中極易造成儲(chǔ)水箱、集熱器、集熱管、循環(huán)管路的損壞、報(bào)廢，及保溫材料的浪費(fèi)?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能鍋爐，循環(huán)管路較多、較長(zhǎng)，保溫材料使用也較多，成本高。高溫運(yùn)行時(shí)，管路長(zhǎng)、熱阻大，熱量傳送中熱損失大；低溫運(yùn)行時(shí)，管路長(zhǎng)，熱損失也大。在寒冷地區(qū)使用，冬季管路易凍結(jié)、凍壞，造成故障或損壞，使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)動(dòng)力自然循環(huán)、集熱器的管腔內(nèi)不結(jié)垢、無(wú)雜質(zhì)殘留、熱效率高、抗凍性好、結(jié)構(gòu)緊湊、占地合理，能夠形成大規(guī)模的集熱場(chǎng)的單管口多分支自然循環(huán)管式集熱器。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括主集熱管，其特征是：主集熱管僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端口；在主集熱管的側(cè)壁上連接有一個(gè)以上的相互獨(dú)立的一級(jí)分支集熱管，任一n級(jí)分支集熱管的側(cè)壁上連接有大于等于0個(gè)的相互獨(dú)立的n+1級(jí)分支集熱管，n是正整數(shù)；任一分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管、開(kāi)口端作為連接端，或?yàn)檎婵展芗療崞鲉卧蝗我灰患?jí)分支集熱管的連接端與主集熱管的管腔聯(lián)通，任一n+1級(jí)分支集熱管的連接端與其連接的n級(jí)分支集熱管的管腔聯(lián)通；包括主集熱管和n級(jí)分支集熱管在內(nèi)的所有集熱管的中軸線均位于同一平面內(nèi)，或分別位于相互平行的平面內(nèi)。

所述真空管集熱器單元是全玻璃真空管、玻璃－金屬真空管或熱管式真空管中的一種，其中的玻璃－金屬真空管中的金屬管為僅一端開(kāi)口的盲管；

所述主集熱管的橫截面是圓形、橢圓形、多邊形、四個(gè)角采用圓弧倒角的長(zhǎng)方形中的一種；

所述主集熱管或任一分支集熱管為直管或彎管；

所述主集熱管為金屬管或非金屬管；

所述主集熱管的封閉端采用法蘭連接的堵頭封閉；

所述單管口多分支自然循環(huán)管式集熱器僅主集熱管的連接端口與儲(chǔ)熱裝置連接，連接管路上不設(shè)動(dòng)力泵，且所有集熱管的中軸線均與水平面平行；

所述儲(chǔ)熱裝置可以是儲(chǔ)水箱。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：集熱器與儲(chǔ)熱裝置間連接管路短，結(jié)構(gòu)緊湊，需要的保溫材料少，熱損低；集熱器采用樹(shù)杈型多分支結(jié)構(gòu)，可有效利用空間吸收光能或其它熱輻射能，熱效率高；包括主集熱管和n級(jí)分支集熱管在內(nèi)的所有集熱管的中軸線均位于同一平面內(nèi)，或分別位于相互平行的平面內(nèi)，這就為集熱器水平安裝奠定了基礎(chǔ)，與儲(chǔ)熱裝置連接，所有集熱管的中軸線均與水平面平行，使得集熱器的集熱面成為向上的與水平面平行的面，吸收太陽(yáng)能無(wú)角度限制，也提高了太陽(yáng)能的利用率；集熱器僅主集熱管的連接端口與儲(chǔ)熱裝置連接，主集熱管的進(jìn)水口和出水口為同一個(gè)口，同樣，任一一級(jí)分支集熱管的連接端與主集熱管的管腔聯(lián)通，任一n+1級(jí)分支集熱管的連接端與其連接的n級(jí)分支集熱管的管腔聯(lián)通，即：主集熱管與儲(chǔ)熱裝置之間形成水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)，每個(gè)一級(jí)分支集熱管與主集熱管間也形成了水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)，任一n+1級(jí)分支集熱管與其連接的n級(jí)分支集熱管間也形成了水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)；水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)溫差小、熱阻小，可實(shí)現(xiàn)沸騰傳熱，有超強(qiáng)的傳熱速度和連續(xù)傳熱的動(dòng)力性，有空泡形成和破滅機(jī)制，使得集熱管腔體內(nèi)壁不結(jié)垢、集熱管中不易留存雜質(zhì)，所以對(duì)水質(zhì)要求不高，所有運(yùn)行中的雜質(zhì)、浮垢都會(huì)被水帶到儲(chǔ)熱裝置中并沉落于底部，只需在儲(chǔ)熱裝置的底部設(shè)有排污管口，可隨時(shí)或定期排放；水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)，水的循環(huán)動(dòng)力來(lái)自于外界溫度差，水在集熱管管腔內(nèi)自行有序的循環(huán)，無(wú)需額外增加動(dòng)力，循環(huán)非常順暢，不存在憋管現(xiàn)象，能夠使儲(chǔ)熱裝置中的水達(dá)到較高溫度，并可用于生產(chǎn)蒸汽；主集熱管可以管徑很大、長(zhǎng)度很長(zhǎng)，能夠形成大規(guī)模的集熱場(chǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

參照附圖1，本發(fā)明包括主集熱管1，主集熱管僅一端2有開(kāi)口、另一端5封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端口；在主集熱管的側(cè)壁上連接有12個(gè)相互獨(dú)立的一級(jí)分支集熱管3，每個(gè)一級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端4作為連接端。主集熱管和所有一級(jí)分支集熱管均為直管，每個(gè)一級(jí)分支集熱管的中軸線均與主集熱管的中軸線垂直，所有集熱管的中軸線均在同一平面內(nèi)，且一級(jí)分支集熱管在主集熱管的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布；一級(jí)分支集熱管中的任意一個(gè)均可以用真空管集熱器單元代替；主集熱管或任一分支集熱管可以是彎管；所述主集熱管的橫截面是圓形、橢圓形、多邊形、四個(gè)角采用圓弧倒角的長(zhǎng)方形中的一種；所述主集熱管為金屬管或非金屬管。

實(shí)施例2：

參照附圖2，本發(fā)明包括主集熱管1，主集熱管僅一端2有開(kāi)口、另一端5封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端口，封閉端可以采用法蘭連接的堵頭封閉；在主集熱管的側(cè)壁上對(duì)稱(chēng)的連接有兩個(gè)相互獨(dú)立的一級(jí)分支集熱管3，每個(gè)一級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端4作為連接端。每個(gè)一級(jí)分支集熱管的中軸線均與主集熱管的中軸線成45°夾角，在每個(gè)一級(jí)分支集熱管的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)連接有12個(gè)相互獨(dú)立的二級(jí)分支集熱管6，每個(gè)二級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端。主集熱管、一級(jí)分支集熱管和所有二級(jí)分支集熱管均為直管，每個(gè)二級(jí)分支集熱管的中軸線均與其所連接的一級(jí)分支集熱管的中軸線成45°夾角，所有集熱管的中軸線均在同一平面內(nèi)。

實(shí)施例3：

參照附圖3，本發(fā)明包括主集熱管1，主集熱管僅一端2有開(kāi)口、另一端5封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端口，封閉端可以采用法蘭連接的堵頭封閉；在主集熱管的側(cè)壁上對(duì)稱(chēng)的連接有四個(gè)相互獨(dú)立的一級(jí)分支集熱管3，每個(gè)一級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端4作為連接端。每個(gè)一級(jí)分支集熱管的中軸線均與主集熱管的中軸線成45°夾角，在每個(gè)一級(jí)分支集熱管的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)連接有12個(gè)相互獨(dú)立的二級(jí)分支集熱管6，每個(gè)二級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端。主集熱管、一級(jí)分支集熱管和所有二級(jí)分支集熱管均為直管，每個(gè)二級(jí)分支集熱管的中軸線均與其所連接的一級(jí)分支集熱管的中軸線成45°夾角，所有集熱管的中軸線均在同一平面內(nèi)；在所述主集熱管和任一分支集熱管的表面均可噴涂吸光涂料。

實(shí)施例4：

參照附圖4，本發(fā)明包括箱體7、主集熱管1，箱體是正投影為扇形的平板式箱體，主集熱管僅一端2有開(kāi)口、另一端5封閉的盲管，開(kāi)口端作為連接端口；主集熱管固定在箱體中對(duì)稱(chēng)中心的位置，開(kāi)口端從箱體前端伸出。在主集熱管的側(cè)壁上對(duì)稱(chēng)連接有八個(gè)相互獨(dú)立的一級(jí)分支集熱管3，每個(gè)一級(jí)分支集熱管均為僅一端開(kāi)口、另一端封閉的盲管，開(kāi)口端4作為連接端。主集熱管和所有一級(jí)分支集熱管均為直管，每個(gè)一級(jí)分支集熱管的中軸線均與主集熱管的中軸線成30°夾角，所有集熱管的中軸線均在同一平面內(nèi)；在箱體的上部設(shè)有透明玻璃蓋板8。

實(shí)施例5：

參照附圖5，本發(fā)明包括箱體7、集熱器單元10，采用實(shí)施例3中結(jié)構(gòu)的集熱器作為本實(shí)施例中的集熱器單元10，箱體7為長(zhǎng)方體形箱體，在箱體的上部設(shè)有透明玻璃蓋板8，集熱器單元固定在箱體中，集熱面水平向上，主集熱管的開(kāi)口端從箱體一側(cè)伸出。在箱體中、集熱器單元的下方傾斜的設(shè)有反光板9。

上述所有實(shí)施例中，本發(fā)明的單管口多分支自然循環(huán)管式集熱器在應(yīng)用中僅主集熱管的連接端口與儲(chǔ)水箱連接，連接管路上不設(shè)動(dòng)力泵，且所有集熱管的中軸線均與水平面平行，主集熱管的進(jìn)水口和出水口為同一個(gè)口，同樣，任一一級(jí)分支集熱管的連接端與主集熱管的管腔聯(lián)通，任一二級(jí)分支集熱管的連接端與其連接的一級(jí)分支集熱管的管腔聯(lián)通，即：主集熱管與儲(chǔ)水箱之間形成水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)、每個(gè)一級(jí)分支集熱管與主集熱管間也形成了水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)，任一二級(jí)分支集熱管與其連接的一級(jí)分支集熱管間也形成了水平運(yùn)行的單管自然循環(huán)。

本發(fā)明的實(shí)施例中僅給出了有一級(jí)分支集熱管和有二級(jí)分支集熱管的結(jié)構(gòu)，事實(shí)上，在空間允許的情況下還可以設(shè)置更多級(jí)的分支集熱管。