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一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管 Download PDF

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Abstract

一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管，属于太阳能集热器领域。包括：外层振荡流热管、内层振荡流热管，保温堵盖、玻璃真空管。振荡流热管(1)在以玻璃真空管(4)的中心轴为中心的圆周上均匀分布2～3层，玻璃真空管(4)由内玻璃管(5)、外玻璃管(6)、弹簧支架(7)、消气剂(8)组成；玻璃真空管一端开口，将内玻璃和外玻璃管的一端管口进行环状熔封；另一端都密闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架(7)支撑；弹簧支架上装有消气剂(8)，吸收玻璃真空管运行时产生的气体，保持高真空度，玻璃真空管开口的一端设计有保温堵盖(3)，可减少集热管的热损失。优点在于，单位体积的吸热面积大、集热效率高。

Description

一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管
技术领域
本发明属于太阳能集热器领域，特别是提供了一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管。一种涉及振荡流热管(又称脉动热管)的，耐冰冻、承压能力强、具有高效集热性能的太阳能集热元件。
背景技术
太阳能集热器是各种太阳能利用***的关键部件，主要分为平板型集热器和真空管集热器两大类型。目前，全玻璃真空管太阳能集热器是国内应用最为广泛的一种真空管太阳能集热器。全玻璃真空集热管是全玻璃真空管太阳能集热器的基本单元，一台全玻璃真空管集热器通常是由若干支全玻璃真空集热管组成。尽管全玻璃真空集热管有不少优点，但是由于管内装水，冬季容易冰冻；另外，由于全玻璃真空集热管不承压，因此有漏水风险，在高层建筑中与供水管网压力不匹配。
振荡流热管是国际上近十年发展起来的一种新型高效热管(H.Akachi(赤地)：Looped Capillary Tube Heat Pipe，Proceedings of 71st General Meeting Conference ofJSME，Vol.3，No.940-10，1994)。振荡流热管是由长的毛细管弯曲成的蛇形管路，由若干细直管道和若干弯头组成，划分为加热段、冷凝段和隔热段三部分。按其循环***的不同，又可分为首尾连成闭合回路的回路型(Looped)(如图1所示)和首尾不相连的非回路型(Unlooped)(如图2所示)两种。其工作原理下所述：当管径足够小时，在真空下封装在管内的工作液体将在管内形成液、汽相间的柱塞。在加热段，汽泡或汽柱与管壁之间的液膜因受热而不断蒸发，导致汽泡膨胀，并推动汽液柱塞流向冷端冷凝收缩，从而在冷、热端之间形成较大的压差。由于汽液柱塞交错分布，因而在管内产生强烈的往复振荡运动，从而实现高效热传递。
这种新型热管与传统热管相比有下列突出优点：管径小，体积小，强化传热；不需要毛细芯，结构简单，成本低；运行可靠，液体回流自适应性强，不易烧干；启动迅速；可以随意弯曲，应用范围广；可以采用不同的加热方式和加热位置。将振荡流热管用作太阳能真空玻璃管的吸热内管，不仅可以增加吸热面积，提高集热效率，还可以实现“干性连接”，能承压，不漏水；另外，由于集热管不盛循环水，因此冬季不会冰冻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管。这种集热管是太阳能集热器的基本元件，可以根据需要，由若干支用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管组合成太阳能集热器。这种太阳能集热器具有吸热面积大、集热效率高、承压能力强、不漏水、耐冰冻的优点。
本发明包括：外层振荡流热管1、内层振荡流热管2，保温堵盖3、玻璃真空管4。见图3、图4。振荡流热管在以玻璃真空管4的中心轴为中心的圆周上均匀分布，可根据玻璃真空管的尺寸分为2～3层布置，此布置方式可以在有限的空间里最大可能的增加热管的吸热面积。
分布在不同圆周上的各层振荡流热管由内径3～4mm的铜管或其他金属管制成，管内封装的工作液体为纯净蒸馏水、乙醇或者丙酮，其外表面均喷涂太阳能选择性吸收涂料。本实施例中内、外层振荡流热管均由内径3mm的铜管制成。
玻璃真空管4的结构如图5所示，由内玻璃管5、外玻璃管6、弹簧支架7、消气剂8组成。内玻璃管5和外玻璃管6均由硼硅玻璃3.3制成；玻璃真空管一端开口，将内玻璃和外玻璃管的一端管口进行环状熔封；另一端都密闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架7支撑；内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空；弹簧支架上装有消气剂8，吸收玻璃真空管运行时产生的气体，保持高真空度。玻璃真空管开口的一端设计有保温堵盖3，可减少集热管的热损失。
玻璃真空管的直径为47～70mm，长度为0.8m～2.0m，各层振荡流热管的吸热段均放置在玻璃真空管内。振荡流热管的吸热段长度依玻璃真空管的长度而改变，长度可在0.7m～1.9m之间。热管冷凝段外露于玻璃真空管4，使用时放置于水箱中，其长度可根据水箱大小而定，尺寸可在300mm～450mm之间。
本发明的优点在于，具有单位体积的吸热面积大、集热效率高；可以实现“干性连接”、能承压、不漏水；冬季不会冰冻。
附图说明
图1为回路型振荡流热管示意图。
图2为非回路型振荡流热管示意图。
图3为本发明一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管的结构示意图，外层振荡流热管1、内层振荡流热管2、保温堵盖3、全玻璃真空管4。
图4为本发明一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管的结构示意图的左视图。
图5为玻璃真空管4的结构示意图，内玻璃管5、外玻璃管6、弹簧支架7、消气剂8。
图6为本发明一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管的振荡流热管在玻璃真空管内的布置图。
图7为外层振荡流热管1与内层振荡流热管2的直管段的连接顺序示意图，直管段9，直管段10，直管段11，直管段12，直管段13，直管段14，直管段15，直管段16，直管段17，直管段18，直管段19，直管段20，直管段21，直管段22。
图8为外层振荡流热管1的展开示意图。
图9为内层振荡流热管2的展开示意图。
具体实施方式
图3、图4、图5、图6、图7为本发明的一种实施方式实例。
如图3、图4所示，本发明包括：外层振荡流热管1、内层振荡流热管2、保温堵盖3、玻璃真空管4。玻璃真空管中布置有2层振荡流热管。外层振荡流热管1、内层振荡流热管2的吸热段放置在玻璃真空管4内。外层振荡流热管1与内层振荡流热管2均由内径3mm，外径5mm的铜管制成，管内封装的工作液体为纯净蒸馏水，内、外层振荡流热管外表面均喷涂太阳能选择性吸收涂料。
玻璃真空管4的结构如图5所示，由内玻璃管5、外玻璃管6、弹簧支架7、消气剂8组成。内玻璃管5和外玻璃管6均由硼硅玻璃3.3制成；玻璃真空管外玻璃管6的直径为58mm，内玻璃管5的直径为47mm，玻璃真空管的长度为0.8m，；外层振荡流热管1和内层振荡流热管2放置于玻璃真空管4中的吸热段长度为0.7m，外露于玻璃真空管的冷凝段长度为0.3m。
振荡流热管在玻璃真空管4内的布置如图6所示。外层振荡流热管1的直管段数目为8，在直径为35mm的圆周上均匀分布；内层振荡流热管2的直管段数目为6，在直径为20mm的圆周上均匀分布。此布置方式可在有限的空间里最大可能的增加热管的吸热面积。
内、外层振荡流热管各直管段之间的连接顺序如图7所示。外层振荡流热管的直管段由直管段9→直管段10→直管段11→直管段12→直管段13→直管段14→直管段15→直管段16→直管段9依次连接成回路型振荡流热管；内层振荡流热管直管段由直管段17→直管段18→直管段19→直管段20→直管段21→直管段22→直管段17依次连接成回路型振荡流热管。内、外层振荡流热管依图连接后的形状展开后如图8、图9所示。

Claims (4)

1、一种用振荡流热管做吸热内管的太阳能真空玻璃集热管，包括：外层振荡流热管、内层振荡流热管，保温堵盖、玻璃真空管；其特征在于，振荡流热管(1)在以玻璃真空管(4)的中心轴为中心的圆周上均匀分布2或3层，玻璃真空管(4)由内玻璃管(5)、外玻璃管(6)、弹簧支架(7)、消气剂(8)组成；玻璃真空管一端开口，将内玻璃管和外玻璃管的一端管口进行环状熔封；另一端都密闭成半球形圆头，内玻璃管用所述的弹簧支架(7)支撑；弹簧支架上装有所述消气剂(8)，吸收玻璃真空管运行时产生的气体，保持高真空度，玻璃真空管开口的一端设计有所述保温堵盖(3)，用于减少集热管的热损失。
2、按照权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热管，其特征在于，内玻璃管(5)和外玻璃管(6)均由硼硅玻璃3.3制成；内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。
3、按照权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热管，其特征在于，分布在不同圆周上的各层振荡流热管由内径3～4mm的铜管制成，管内封装的工作液体为纯净蒸馏水、乙醇或者丙酮，其外表面均喷涂太阳能选择性吸收涂料。
4、按照权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热管，其特征在于，玻璃真空管的直径为47～70mm，长度为0.8m～2.0m；各层振荡流热管的吸热段长度在0.7m～1.9m之间；热管冷凝段外露于玻璃真空管(4)，使用时放置于水箱中，其长度在300mm～450mm之间。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9310099B2 (en) 2008-07-22 2016-04-12 The Regents Of The University Of California Mini-channel tube solar collector
CN103245085B (zh) * 2013-05-13 2016-05-04 南京师范大学 一种蓄能型太阳能振荡热管热泵供热***及其方法
CN110595083A (zh) * 2019-03-13 2019-12-20 上海海事大学 脉动热管传热式太阳能梯级蓄热器
CN110579027A (zh) * 2019-08-20 2019-12-17 广东工业大学 一种基于卷制平板脉动热管的太阳能真空集热管

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332881A (ja) * 1994-06-09 1995-12-22 Akutoronikusu Kk ループ型蛇行細管ヒートパイプ
CN2231780Y (zh) * 1995-07-07 1996-07-24 北京清华大学太阳能电子厂 一种新型全玻璃真空太阳能集热管
CN2261600Y (zh) * 1996-05-28 1997-09-03 韩广田 热超导真空集热管
JP2003287378A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Mitsubishi Electric Corp 細管ヒートパイプ及び熱交換器
CN1632415A (zh) * 2005-01-17 2005-06-29 华北电力大学（北京） 振荡流热管复合强化太阳能热水器
CN1804504A (zh) * 2005-01-10 2006-07-19 潘戈 紧贴式金属翼片太阳能真空集热管

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07332881A (ja) * 1994-06-09 1995-12-22 Akutoronikusu Kk ループ型蛇行細管ヒートパイプ
CN2231780Y (zh) * 1995-07-07 1996-07-24 北京清华大学太阳能电子厂 一种新型全玻璃真空太阳能集热管
CN2261600Y (zh) * 1996-05-28 1997-09-03 韩广田 热超导真空集热管
JP2003287378A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Mitsubishi Electric Corp 細管ヒートパイプ及び熱交換器
CN1804504A (zh) * 2005-01-10 2006-07-19 潘戈 紧贴式金属翼片太阳能真空集热管
CN1632415A (zh) * 2005-01-17 2005-06-29 华北电力大学（北京） 振荡流热管复合强化太阳能热水器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
脉动热管运行的可视化实验研究. 杨蔚原，张正芳，马同泽.工程热物理学报，第22卷第增刊期. 2001
脉动热管运行的可视化实验研究. 杨蔚原，张正芳，马同泽.工程热物理学报，第22卷第增刊期. 2001 *

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