СОЛНЕЧНЫЙ ВОЗДУШНЫЙ КОЛЛЕКТОР

Полезная модель относится к гелиотехнике, в частности к низкотемпературным коллекторам, и может быть использована для нагрева воздуха, необходимого для технологических или бытовых нужд (в качестве сушильного агента или для воздушного отопления и вентиляции).
Наиболее близким устройством к заявленной полезной модели по совокупности признаков является солнечный коллектор (Патент МКИ F24J 2/24 Солнечный коллектор /Камень Емельян Давыдович; Борячек Владимир Владимирович; Дударев Николай Владимирович; Янченко Виктор Викторович; Гулин Вячеслав Алексеевич/ №2033580. Заявл. 11.12.1992. Опубл. 20.04.1995.) и принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип относится то, что в известном устройстве результат достигается в большей мере для вязких жидкостей и без дополнительного снижения тепловых потерь.
Сущность полезной модели заключается в следующем: проблема создания эффективных методов и устройств для снижения сопротивления трения и теплоотдачи в турбулентных потоках привлекает значительное внимание исследователей. Однако к настоящему времени удовлетворительного решения этой проблемы не получено. Некоторые из предлагаемых способов снижения сопротивления трения затруднительно распространить за пределы исследовательской лаборатории; эффективность других не подтверждена экспериментально и отсутствуют количественные данные по снижению трения. Часто снижение сопротивления трения не сопровождается одновременным снижением теплоотдачи в той же степени.
Технический результат - снижение сопротивления турбулентного трения и теплоотдачи.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в солнечном воздушном коллекторе, содержатся корпус, остекление, тепловоспринимающая поверхность внутри корпуса, теплоизоляция и штуцеры.
Особенность заключается в том, что в предлагаемой полезной модели нагревается воздух, а не вода, нет конических каналов для слива жидкости из пазов в штуцерах, и на внутренней поверхности штуцеров, обтекаемой потоком воздуха, сделаны глухие демпфирующие полости. Полости закрыты со стороны потока не полностью, и взаимодействуют с потоком воздуха через перфорационные отверстия. Кроме того, особенность заключается в том, что перфорационных отверстий, сообщающихся с каждой полостью, может быть несколько.
Включение в совокупность существенных признаков, характеризующих устройство, позволяет снизить сопротивление трения и теплоотдачу, таким образом, позволяя повысить расход воздуха и снизить тепловые потери от нагретого воздуха.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
На фиг. 1. представлена схема глухой демпфирующей полости; на фиг. 2. представлена схема внутренней поверхности штуцеров, обтекаемой воздушным потоком; на фиг. 3. представлена схема солнечного воздушного коллектора.
Солнечный воздушный коллектор содержит: 1 - перфорационные отверстия; 2 - глухие демпфирующие полости для гашения пульсаций; 3 - тепло-воспринимающую поверхность; 4 - остекление; 5 - корпус; 6 - теплоизоляцию; 7 - штуцеры.
Поток воздуха, протекающий через штуцер 7, движущийся со скоростью w, через перфорационное отверстие 1 на внутренней поверхности штуцера 7, обтекаемой воздухом, взаимодействует с глухой демпфирующей полостью 2 во внутренней поверхности штуцера 7 для гашения турбулентных пульсаций (фиг. 3). При этом турбулентные пульсации давления (и скорости) потока воздуха вблизи этой поверхности приводят к перетеканию некоторой массы воздуха m в полость и обратно. Из-за пружинящего эффекта полости (на чертеже фиг. 1. символом к обозначена упругость эквивалентной пружины) турбулентные пульсации, будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока воздуха на внутренней поверхности штуцера 7 (фиг. 2). Через штуцер 7 снизу воздух попадает во внутреннее пространство коллектора, образованное корпусом 5 с теплоизоляцией 6 и остеклением 4, и нагревается там от тепловоспринимающей поверхности 3. Нагретый воздух покидает коллектор через штуцер 7 сверху. Так как сечение проточной части штуцера 7 меньше внутреннего сечения коллектора, то в потоке возникнут пульсации, которые будут гаситься с помощью глухих демпфирующих полостей 2, что будет способствовать снижению сопротивления трения и снижению теплоотдачи от горячего потока воздуха к стенке штуцера 7.
Кроме того, особенность заключается в том, количество перфорационных отверстий, сообщающихся с каждой полостью, может различаться в зависимости от объема полости и от частоты пульсаций. Однако, если расстояние между отверстиями меньше размера турбулентного образования, то механизм взаимодействия потока с полостью остается таким же, как и при одном отверстии. Если же расстояние между отверстиями больше размера турбулентного образования, то будет проявляться взаимное влияние отверстий на взаимодействие полости с движущимся потоком.
Этим достигается демпфирующий эффект, снижающий сопротивление трения и теплоотдачу, что позволит увеличить расход теплоносителя и одновременно снизить тепловые потери.