滴流型集熱器

性能良好的太陽能集熱器是太陽能空調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一。 目前成熟的太陽能集熱器主要有：平板集熱器、全玻璃真空管集熱器和熱管式真空管集熱器。 平板集熱器以其簡單價(jià)廉和安裝方便在全世界都獲得廣泛的應(yīng)用， 在我國南方也占主導(dǎo)地位。但平板集熱器在高溫段熱效率偏低，表面熱損大，用于太陽能空調(diào)還不夠理想。

滴流型集熱器平板集熱器

平板集熱器由集熱板、透明蓋板、隔熱層和殼體四部分組成。其有很多優(yōu)點(diǎn)，如可以吸收太陽輻射中的散射日射、不需要追蹤太陽的裝置、結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單；維修簡便和價(jià)格低廉等。 雖然冬季室外氣溫過低時(shí)，可能出現(xiàn)集熱管破裂、凍結(jié)等問題，但隨著蜂窩和熱管技術(shù)的進(jìn)一步研究，這些問題必將解決，因此其有一定的發(fā)展前途。

滴流型集熱器全玻璃真空管太陽集熱器

全玻璃真空管太陽集熱器由于集熱效率高、價(jià)格較低而在太陽能供暖領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但常規(guī)的全玻璃真空管集熱器的承壓能力較低，單管破裂會(huì)影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

滴流型集熱器熱管式真空管集熱器

熱管式真空管集熱器，屬于太陽能集熱器技術(shù)領(lǐng)域。其包括支架，支架上端固定設(shè)置聯(lián)箱，聯(lián)箱上連接設(shè)置真空管，真空管底端通過設(shè)置的抱箍固定于支架，所述的聯(lián)箱中設(shè)置流道，流道與設(shè)置在真空管中的熱管的冷凝段固定連接，所述的真空管通過其上套接設(shè)置的真空管塑料管套與聯(lián)箱連接。上述的熱管式真空管集熱器，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，將熱管的冷凝端直接與流道固定，減少了因熱傳遞消耗的熱量，同時(shí)通過真空管塑料管套將真空管與聯(lián)箱連接，安裝簡單方便。本實(shí)用新型的集熱器最高空曬溫度可達(dá)220℃，單真空管最高空曬溫度可達(dá)260℃，熱效率比普通的熱管式真空管集熱器高10%以上。

太陽能是新能源與可再生能源中最引人注目的清潔能源，其有利于能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)，可以說未來全球能源的主流就是太陽能， 太陽能利用技術(shù)正得到越來越廣泛的重視。 太陽集熱器是太陽能熱利用中最重要的組成部分，其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)成敗起著決定性作用。按其是否聚光這一基本特征可分為非聚光和聚光兩大類。

非聚光型主要包括平板集熱器與真空管集熱器等，其集熱溫度通常較低，適用于中、低溫、熱用戶。 對(duì)于暖通行業(yè)，非聚光型集熱能夠滿足供暖、供熱水使用要求，因此受到了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

我國太陽熱水器近年來發(fā)展迅速， 至1998 年底，已有近2000萬的太陽熱水器投入使用，1997年全國太陽熱水器的年產(chǎn)量將近350萬， 其中平板型熱水器約占45%， 真空管熱水器約占30%。

太陽熱水器的應(yīng)用主要是提供生活熱水， 但在夏天由于太陽輻射強(qiáng)、氣溫高，太陽熱水器產(chǎn)熱水量大、

溫度高，所產(chǎn)的高溫?zé)崴貌煌辍?這種情況在南方每年大約有 6~8 個(gè)月時(shí)間， 在北方也有 4~6個(gè)月。 利用這些用不完的熱水來實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)是一個(gè)更加理想的方案。

在廣東省江門市建成了我國首座大型實(shí)用性太陽能空調(diào)系統(tǒng)，并于1998 年6月投入運(yùn)行。該 系 統(tǒng) 以500m²平板太陽能集熱器為600m²的辦公樓提供空調(diào)。 江門太陽能空調(diào)系統(tǒng)取得成功， 不僅證明了利用太陽熱水器實(shí)現(xiàn)制冷空調(diào)的可行性， 技術(shù)上使普通的太陽熱水系統(tǒng)與太陽能空調(diào)系統(tǒng) “ 接軌”， 同時(shí)還開辟了太陽熱水器一個(gè)更新、更廣的應(yīng)用領(lǐng)域。

流型研究的目的和意義為：不同流型具有不同的壓力、流量特征，也具有不同的傳熱特性，不考慮流型變化的阻力和傳熱特性計(jì)算是粗糙和不可靠的?？梢哉f流型是兩相流研究的基礎(chǔ)。50年代Baker等就證明了流動(dòng)特性計(jì)算和流型間的這種依變關(guān)系。

過去，應(yīng)用流型研究的方法為：

(1)進(jìn)行大量的試驗(yàn)；

(2)畫出流型圖；

(3)根據(jù)流動(dòng)條件在流型圖上確定流型。

現(xiàn)在應(yīng)用流型研究的方法為：

(1)根據(jù)試驗(yàn)和理論分析，探討流型產(chǎn)生、發(fā)展的過程，建立流型轉(zhuǎn)變機(jī)理的數(shù)學(xué)物理模型；

(2)根據(jù)流型轉(zhuǎn)變的機(jī)理來判斷流型；

(3)然后，根據(jù)具體流型的特征來建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理模型，進(jìn)行流動(dòng)特性和傳熱特性的計(jì)算。

流型的分類經(jīng)歷了一個(gè)由粗到細(xì)；又由細(xì)到粗的過程。并不是越細(xì)越好；應(yīng)以滿足工程實(shí)際應(yīng)用和兩相流計(jì)算的需要為目的，摒棄那些似是而非，沒有顯著特征的流型分類，將其歸并到其它流型中去。流動(dòng)形態(tài)多種多樣，界限也不是十分清晰。在處理兩相流體力學(xué)問題時(shí)；可以人為地分為幾種流動(dòng)形態(tài)，并且認(rèn)為，在每一種流動(dòng)形態(tài)范圍內(nèi)，其流體力學(xué)特性是基本相同的。

常用的流型劃分方式一般為兩類，一類是按照兩相管輸中流體的外觀形狀來劃分；另外一類是按照管輸介質(zhì)的連續(xù)性來劃分。

按流體的外觀形狀來劃分流型，其中一種典型的方式是按照氣體輸量由少到多來劃分，依次將流型劃分為氣泡流、氣團(tuán)流、分層光滑流、分層波浪流、段塞流(段塞流)、環(huán)狀流、霧狀流。由于眾專家采用這種劃分方式使用的實(shí)驗(yàn)手段和人為判斷的差異，這類劃分法所劃分的流型不僅數(shù)量不同，甚至連名稱也不統(tǒng)一。

為便于將兩相流問題與比較成熟的單相流流體力學(xué)相聯(lián)系，同時(shí)又能將各種不同流型歸結(jié)為較少的幾種模式，相互之間有比較明確的區(qū)分特征，簡化理論研究對(duì)象，從管輸介質(zhì)的連續(xù)性出發(fā)，可將流型劃分為分散流、分離流、間歇流三種 。

流型水平管道中

在水平管道中，典型的流型有等，如圖1所示。在低液速范圍內(nèi)，隨著氣速的增加依次發(fā)生分層流、波狀流和環(huán)-霧狀流三種流型；在中等液速范圍內(nèi)，隨著氣速的增大，依次產(chǎn)生長泡流和液節(jié)流；在高液速下，隨著氣速的增大，產(chǎn)生分散氣泡流；在極大氣速時(shí)，分散氣泡流向環(huán)一霧狀流轉(zhuǎn)變。

（1）分層流。在液速、氣速都很低時(shí)，氣液之間的作用很微弱，液體在管道下部流動(dòng)，而氣體則在上部流動(dòng)。兩相都是連續(xù)的。界面是平滑的。當(dāng)氣速增大時(shí)，界面上出現(xiàn)一些波紋，但仍屬于分層流。

（2）波狀流。當(dāng)氣速再增大時(shí)，波紋變?yōu)榇蟛āＳ袝r(shí)掀起的波尖可以舔到管子的拱頂。和分層流的相同處是兩相都是連續(xù)的，不同處是兩相之間的作用加劇了。

（3）環(huán)-霧狀流 。在氣速更加增大時(shí)，液層深度越來越淺，已不足以掀起大波， 而被氣流沖散到管壁上， 形成上下不對(duì)稱的環(huán)形液膜， 也有一部分液體被吹掃至氣流中成為霧沫。 氣相是連續(xù)的。 在氣速更高的條件下，液膜可能不再存在， 這就是單純的霧狀流。

（4）長泡流。在低氣速時(shí)，氣體以長形氣泡的形式緊貼在管道上壁向前移動(dòng)。有的文獻(xiàn)中用活塞流 ( Plug Flow)名稱。也有的文獻(xiàn)將這種流型稱為氣泡流(Bubble Flow) 。在長泡流中液體是連續(xù)相。

（5）液節(jié)流。如再增加氣速，長泡增大，其截面可增至接近管子整個(gè)面積，液體被分成一節(jié)節(jié)地向前移動(dòng)，從而形成液節(jié)流。

（6）分散氣泡流。在高速流動(dòng)的液體中， 氣體被分散成小氣泡， 比較均勻地分布在管截面上。有的文獻(xiàn)中稱它為泡沫流 ( Froth Flow ) 。也有將它和長泡流混為一談的，統(tǒng)稱為氣泡流。分散氣泡流的液相是連續(xù)的。

流型垂直管道中

在垂直管內(nèi)，典型的氣液兩相向上流動(dòng)時(shí)發(fā)生的流型有氣泡流、液節(jié)流、泡沫流和環(huán)-霧狀流等，如圖2所示。