СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР

СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР
Предлагаемое тепхническое решение относится к гелиотехнике, а именно к плоским коллекторам для нагрева газообразной среды.
Известны солнечные воздухонагреватели, содержащие корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя (см., например, Д. Мак -Вейг. Применение солнечной энергии. М.: Энергоиздат, 1981, с. 55 -56. -/1/).
Известен солнечный воздухонагреватель, содержащий корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем рабочая поверхность выполнена в виде капиллярной структуры с тупиковыми капиллярами, ориентированными перпендикулярно плоскости поглотителя. Длина капилляра должна пятикратно превышать его диаметр, что приводит к повышению КПД нагревателей ( см.АС СССР № 1495595, М.кл. F 24 J 2/28, 1989.-/2/).
Однако, развитие поверхности, воспринимающей солнечное излучение за счет создания в поглотителе развитой капиллярной структуры, неизбежно приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и, следовательно, к снижению КПД воздухонагревателя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является солнечный
воздухонагреватель, описанный в патенте РФ RU 2044227 6 F 24 J 2/22, публ. 1995 г.-/3/.
Солнечный воздухонагреватель, описанный в /3/, содержит корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления в форме шаровых сегментов с центральным углом, ограниченным диапазоном тг/4  а  п.
Такое выполнение углублений в поглотителе со стороны рабочей поверхности позволяет существенно интенсифицировать пристенную теплоотдачу за счет возникновения смерчевых образований над углублениями, выносящих пристенный слой (наиболее нагретый) теплоносителя и его замены теплоносителем с более низкой температурой.
Однако, хотя наличие углублений в плоском поглотителе и интесифицирует теплопередачу от поглотителя солнечного излучения к нагреваемому воздуху, увеличение поверхности теплообмена за счет выполнения в плоском поглотителе углублений явно недостаточно.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание более совершенного солнечного коллектора, с помощью которого при тех же массогабаритных характеристиках, что и в /3/, можно достичь более высокой температуры воздуха на выходе из коллектора при том же его расходе, либо увеличить расход нагреваемого воздуха при условии сохранения температуры на выходе из коллектора.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого технического решения, заключается в повышении КПД солнечного коллектора за счет создания более развитой поверхности поглотителя и разрушения застойных зон, ухудшающих теплообмен между поглотителем солнечного излучения и нагреваемым воздухом.
Указанный технический результат достигается тем, что в солнечном коллекторе, содержащем корпус с прозрачной верхней стенкой и плоский поглотитель, установленный в корпусе с образованием воздушного
канала между стенкой и рабочей поверхностью поглотителя, причем в поглотителе со стороны рабочей поверхности выполнены углубления в форме шаровых сегментов, при этом поглотитель снабжен продольными ребрами, размещенными между рядами углублений, крайние из которых примыкают к месту крепления ребер к поглотителю.
Кроме того, отношение высоты ребра Н к расстоянию между ребрами В составляет 2 tg а, где а - угол падения солнечного излучения на поверхность поглотителя в утренние и вечерние часы, при котором использование солнечного коллектора обеспечивает заданную температуру воздуха на выходе.
Снабжение поглотителя продольными ребрами, размещенными между рядами углублений, крайние из которых примыкают к месту крепления ребер к поглотителю, позволяет увеличить КПД солнечного коллектора не только за счет развития поверхности поглотителя, но и за счет устранения застойных зон, образующихся в месте примыкания ребер к поглотителю.
Как показали исследования, наиболее приемлемое отношение высоты ребра Н к расстоянию между ребрами В можно определить по формуле Н/В  2 tg а.
На фиг.1 представлен солнечный коллектор, разрез, на фиг.2 -то же, вид в плане, на фиг. 3 - узел 1 на фиг.1.
Солнечный коллектор содержит корпус 1 с прозрачной верхней стенкой 2 и плоским поглотителем 3, установленным в корпусе 1 с образованием воздушного канала 4 между стенкой 2 и рабочей поверхностью 5 поглотителя 3, со стороны которой в поглотителе 3 выполнены углубления б в форме шаровых сегментов, между рядами которых установлены продольные ребра 7, которые крепятся к поглотителю любым известным способом. К каналу 4 подсоединены патрубки 8 и 9 для подачи и отвода теплоносителя (воздуха) соответстве н н о.
Солнечный коллектор работает следующим образом.
Излучение, проникая через стенку 2 в корпусе 1, улавливается поглотителем 3, рабочая поверхность 5 которого омывается
нагреваемым газом, протекающим в канале 4. Наличие углублений 6 в поглотителе 3 со стороны рабочей поверхности 5 способствует возникновению смерчевых образований, с помощью которых происходит не только существенная интенсификация теплообмена вблизи рабочей поверхности 5 поглотителя в канале 4, но и дополнительно к разрушению застойных зон в месте примыкания ребер 7 к поглотителю 5, что, в свою очередь, повышает КПД солнечного коллектора.