螺旋流熱水加熱空氣水箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用太陽熱水加熱空氣裝置，屬于太陽能技術領域。
【背景技術】
[0002]在需要一定高溫或高速流動空氣的場合，一般技術的空氣加熱，采用強制流動強化換熱與流動，系統復雜，能耗、代價及污染都較高。采用太陽能系統，則系統不太復雜，可以全自然被動方式運行，無污染，投資與運行經濟低廉。若可實用，是優選系統。
[0003]可加熱空氣的太陽能光熱技術包括空氣集熱與熱水集熱兩大方式，一般采用空氣集熱直接提供采暖、加熱、干燥、通風、推動等方面的熱空氣，應用廣泛。空氣系統可直接集熱加熱空氣，但空氣與熱水相比熱容小，蓄熱差，介質無形，流動與儲熱無法控制。由空氣系統的不足，可采用太陽熱水集熱，再由太陽熱水間接加熱空氣。熱水系統雖升溫慢，系統稍復雜，冬季需防凍等，但熱容大，蓄熱好，介質有形，流動與儲熱易控。
[0004]太陽系統的技術優勢與實用價值在被動自然方式運行。太陽熱水溫度不高，以自然流動被動方式強化換熱，達到一定的空氣高溫與末端流速是應用難點，限制了應用。
[0005]空氣與水的螺旋流動，存在前后及圓周兩個方向的流動作用，這種流動形式可極大增強換熱與提高流速。在水漩渦以及龍卷風等自然現象里，可看見這種自然流動方式的巨大力量。用孔板等方式可產生水及空氣的螺旋流動。其根本原因，是孔板的獨特開孔排列，形成了流體阻力的差異，以及對流動方向的控制。前述場合的設計，組織水與空氣的螺旋流動，以強化換熱、提高流速，其應用尚不充分。
【發明內容】
[0006]由上述困難與不足，本發明提供一種熱水與空氣自然螺旋逆向流動、熱水加熱空氣的加熱水箱。由其空氣流動夾層的窄小設置形成的窄小空氣通道與小空氣流量，以及空氣與水的逆向螺旋流動，本發明的螺旋流熱水加熱空氣水箱，其換熱與流動強化充分，能達到空氣的充分高溫與高流速。
[0007]本發明的技術方案是:
[0008]一種螺旋流熱水加熱空氣水箱，包括單元水箱與組合水箱兩種方式。
[0009]單元水箱包括加熱提速段與弓丨入引出段兩個基本部分。其加熱提速段包括外環孔板水箱、內環孔板水箱以及內置孔壁空氣夾層。內外水箱與夾層是依共中心軸內外排列的圓柱壁面圍護構成。其引入引出段包括上下兩部分，都是自加熱提速段，由內外環水箱與空氣夾層的圍護環壁延伸形成，并設置穿過空氣夾層環壁的進出水管。
[0010]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其外環孔板水箱，設置25層12孔圓環孔板，由上向下交替隔板，將圓環柱狀水箱隔成24個水箱空間。圓環孔板按30度角輻射線，在360度圓周上，等距排列12孔。任一相鄰的上下層板的孔在投影水平面上旋錯15度角度。即任一層任一孔上下鄰層板的垂直方向上無孔布置，在水平面上或左或右，旋錯15度角才有孔布置。
[0011]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其內環孔板水箱，設置25層12孔圓環孔板，由上向下交替隔板，將圓筒狀水箱隔成24個水箱空間。圓環孔板按30度角輻射線，在360度圓周上，等距排列12孔。任一相鄰的上下層板的孔在投影水平面上旋錯15度角度。即任一層任一孔上下鄰層板的垂直方向上無孔布置，在水平面上或左或右，旋錯15度角才有孔布置。
[0013]上述內外環水箱層板的排孔開孔規律與方式，亦可沿整圓周360度，隔某一等角度開孔，開孔數乘以此等角度是360度，錯孔角度是此等角度的二分之一，形成兩種基本層板組元，即板I與板2 ;基本層板組元交疊擱置，構成水箱內部隔間，并形成螺旋水流；上述層板設置總層數，則相應是360除以前述等角度的一半所得數加一的得到的總數，則可形成一整圓周螺旋流。并可稍小于此總數，亦可大于此總數。
[0014]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其內置孔壁圓環空氣夾層，由外環壁、內置豎孔壁以及內環壁組成。其外環壁是外環水箱內壁，內環壁是內環水箱外壁，其立置圓筒狀孔壁內置在內外環壁間。
[0016]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其空氣夾層的內置孔壁，其圓筒立壁面由上至下，在共25層的水平圓環線上，各層按30度角輻射線，在360度圓周上，等距開12個立環孔。形成上下25層12立環排孔。任一相鄰上下兩層的孔，在垂直方向上，錯開各層孔間距的二分之一間距。即任一層任一孔上下鄰層的垂直方向上無孔布置，錯開各層孔間距的二分之一間距才有孔布置。
[0017]上述空氣夾層內置孔壁的孔橫排的排孔開孔規律與方式，一個橫排上亦可采用其它開孔數，其它排孔規律與前述同；此時的由下至上的橫排總層數，是取此一個橫排的開孔數，其相同數目對應的水平層板開孔數的前述內外環水箱所排出的的總層板數相同的總數，則可形成一整圓周螺旋流。并可稍小于此總數，亦可大于此總數。
[0018]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其上引入引出段由外環水箱自單元水箱加熱提速段上延其內外環壁形成外環水箱進水空間；內環水箱同樣方式上延形成內環水箱進水空間；空氣夾層上延其內外環壁形成排氣夾層空間。其進水管自外引入，在內外環水箱第一層孔板的上方，在相鄰兩排30度輻射線孔排間布置。進水管穿過空氣夾層內外環壁，并下開兩個進水孔。
[0019]上述單元螺旋流熱水加熱空氣水箱，其下引入引出段的設置與上相同，唯方向相反。
[0020]上述組合水箱的設置與組合，以單元水箱加熱提速段作基礎單元進行，采用單元水箱與模塊組合水箱兩種方式。其設置與組合包括加熱提速段與引入引出段兩個方面。對基礎單元的組合，可由橫向與縱向兩個方向進行。縱向即增減加熱提速段單元水箱的孔板疊層數，橫向即增減基礎單元數，則可增加或改變熱空氣溫度或流量。可據所需規模確定基礎單元數以及孔板疊層數。單元水箱僅一個加熱提速段，可進行孔板疊層數的增減。
[0021]組合水箱是對加熱提速段的多數量模塊化組合，可設置進水與空氣水平夾層引入引出熱水與空氣。對于上引入引出段，設置上中下層水平夾層，依次是內環水箱、中間空氣以及外環水箱水平夾層，相應依次是內環水箱熱水引入空間、熱空氣集氣引出空間以及外環水箱熱水引入空間。上述各空間兩兩隔開，流體互不相混。內外環水箱的熱水水都可由頂部邊側面以及側向面引入。空氣夾層熱空氣，亦可由亦可由空氣水平夾層頂部邊側面以及側向面排出。組合水箱的下引入引出段的引出設置，與上引入引出段相同，唯方向相反并向下延伸形成。
[0022]本發明熱水由上引入引出段，進入內外環水箱。熱水由重力作用及孔板設置，自上而下形成螺旋下降流動。熱水螺旋環繞空氣夾層內外環壁，逆向以對流與導熱方式加熱夾層內螺旋上升的空氣。前述孔板與層板設置，最上至最底層，水流旋繞空氣夾層可等與或大于一整圓周。熱水放熱后由下引入引出段排出。冷空氣由下引入引出段引入，進入空氣夾層。空氣由夾層內外環壁吸收貼壁螺旋水流強放熱。空氣夾層內置孔壁，抽拔空氣貼壁螺旋上升流動。由前述開孔排孔設置，最底至最上層，熱空氣可旋繞等于或大于一整圓周。熱空氣并因窄夾層小流量，升溫提速充分，換熱與自然流動加強。
[0023]本發明具有較高的流動與換熱強化性能；采用太陽能系統，并可利用淋浴水等廢熱水加熱空氣可減少環境污染，全自然被動運行，無能耗代價；可單元與規模組合應用，不同的組合可提高及控制空氣流量及溫度；采用熱水系統，集熱蓄熱環節一體，系統簡化、緊湊；本空氣夾層內外環壁采用導熱性能好的金屬材料，水箱其它圍護壁面可采用塑料等材料，材料價格低廉，加工制造簡單，易于模塊化組裝；以全自然被動式運行，系統運行維護簡便，操作安全方便；應用組合、空氣的充分高溫與高速可作采暖、干燥、加熱、通風、推動等多種用途，可較多拓展應用場合。
【附圖說明】
[0024]圖1是單元螺旋流熱水加熱空氣水箱加熱提速段示意圖；
[0025]圖2是單元水箱加熱提速段的孔層板組合示意圖；
[0026]圖3是組合孔板層的內外水箱孔板開孔示意圖；
[0027]圖4是外環孔板水箱孔板設置示意圖；
[0028]圖5是外環孔板水箱孔板板I示意圖；
[0029]圖6是外環孔板水箱孔板板2示意圖；
[0030]圖7是外環孔板水箱螺旋流層板交疊透視示意圖；
[0031]圖8是內環孔板水箱孔板設置示意圖；
[0032]圖9是內環孔板水箱12孔層板板I示意圖；
[0033]圖10是內環孔板水箱12孔層板板2示意圖；
[0034]圖11是內環孔板水箱螺旋流層板交疊透視示意圖；
[0035]圖12是空氣夾層內置孔壁卷板排孔示意圖；
[0036]圖13是上引入引出段透視示意圖；
[0037]圖14是上引入引出段進水設置示意圖；
[0038]圖15是下引入引出段透視示意圖；
[0039]圖16是下引入引出段出水設置示意圖；
[0040]圖17是單元水箱加熱提速段設置引入引出段示意圖；
[0041]圖18是四單元組合水箱加熱提速段設置引入引出段示意圖；
[0042]圖19是外環水箱進水空間不意圖；
[0043]圖20是空氣水平夾層熱空氣集氣引出空間示意圖；
[0044]圖21是內環水箱進水空間示意圖。
[0045] 圖中:圖