CN101706163B - 一种太阳能脉动热管集热器 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能脉动热管集热器，包括两个外表面覆盖有隔热体的集联管，两个集联管分别配置在集热器的上部和下部，集联管配置有管接口，相互平行的吸热管通过其两端的法兰将两个集联管联通，吸热管的背面为发射器，发射器的两端和两个集联管固定连接，所述的吸热管为脉动热管，吸热管中的传热工质把太阳能最终转换为水的热能存储起来，在惯性力的作用下，传热工质继续运动，重新吸收太阳能，开始一个新的循环，本发明具有能量利用率高、运行稳定的优点。

Description

一种太阳能脉动热管集热器
技术领域
本发明涉及太阳能集热器领域，特别涉及一种太阳能脉动热管集热器。
背景技术
用于热水系统的太阳能集热器主要有平板型及真空管型两种集热器，已在我国的大部分地区得到推广，平板型太阳能集热器是应用比较早的集热装置，主要由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等部份组成，受其自身结构的局限，在集热效率上已不具备优势，特别在北方寒冷地区冬季运行效果欠佳，真空管型太阳能集热器是近几年发展起来的技术，就是将吸热体与透明盖层之间的空间抽成真空，但其接口较多，运行中有漏水隐患，系统维护成本相对较高。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能脉动热管集热器，具有能量利用率高、运行稳定的优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种太阳能脉动热管集热器，包括两个外表面覆盖有隔热体的集联管1，两个集联管1分别配置在集热器的上部和下部，集联管1配置有管接口2，相互平行的吸热管3通过其两端的法兰4将两个集联管1联通，吸热管3的背面为发射器5，发射器5的两端和两个集联管1固定连接，所述的吸热管3包括外套管6和内套管7，至少有一个外传热管8作为脉动热管的蒸发段位于外套管6与内套管7的之间的环形腔体9中，外套管6外壁涂太阳能吸收涂层，内壁涂有太阳能反射涂层，内套管7外壁涂有太阳能反射涂层，置于内套管7中的至少一个内传热管10为脉动热管的冷凝段，外传热管8与内传热管10连接的弯头11固定在法兰4上，内传热管10和外传热管8通过弯头11两两交错相连，构成封闭的回路，并充灌有传热工质12，内套管7内流动的是冷却水13。
所述的外传热管8、内传热管10及弯头11的内径均为4毫米以下。
一种太阳能脉动热管集热器，其工作原理为：
将外传热管8、内传热管10及弯头11形成的封闭回路抽真空，充灌传热工质12后，传热工质12在外传热管8、内传热管10及弯头11形成的封闭回路内会形成一段汽一段液的结构，即液塞和汽弹，太阳能辐射穿过吸热管3的外套管6，被外传热管8所吸收，并将热量传递给传热工质12，传热工质12形成的液塞在吸热后部分产生汽弹，推动相邻的液塞运动，当传热工质12形成的汽弹液塞运动到内套管7中的内传热管10时，传热工质12形成的汽弹将受冷收缩，并有部分蒸汽冷凝为液体，汽弹液塞所携带的热量传递给内套管7内的冷却水13，把太阳能最终转换为水的热能存储起来，在惯性力的作用下，传热工质12继续运动，重新吸收太阳能，开始一个新的循环。
脉动热管在外形上从一根简单的直管变为由毛细管组成的多个弯头的蛇型结构，冷凝液从冷凝段返回蒸发段是靠其特有的脉动力来推动，工质在管内形成汽液间隔分布，与普通热管相比传热温差小、换热效率高；由于本发明将脉动热管技术运用到太阳能集热器，故而本发明具有能量利用率高、运行稳定的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2是本发明中脉动热管吸热管3的结构示意图。
图3是本发明中脉动热管吸热管3的A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
参见图1，一种太阳能脉动热管集热器，包括两个外表面覆盖有隔热体的集联管1，隔热体减少集联管1的热能损失，两个集联管1分别配置在集热器的上部和下部，集联管1配置有管接口2，管接口2用于冷水的导进或热水的导出，相互平行的吸热管3通过其两端的法兰盘4将两个集联管1联通，冷水就可以进入吸热管3换热，吸热管3的背面为发射器5，发射器5为平板型或槽型结构，发射器5将照射到发射器5的太阳光反射到吸热管3上，发射器5的两端和两个集联管1固定连接。
参见图2及图3，所述的吸热管3包括外套管6和内套管7，至少有一个外传热管8作为脉动热管的蒸发段位于外套管6与内套管7之间的环形腔体9中，外套管6的外壁涂太阳能吸收涂层，内壁涂有太阳能反射涂层，太阳光进入吸热管3后就不会被反射出去，内套管7外壁涂有太阳能反射涂层，可将到达的太阳光反射到涂有吸收涂层的外传热管8，将太阳能转换为外传热管8中传热工质12的热能，使之蒸发，置于内套管7中的至少一个内传热管10作为脉动热管的冷凝段，将蒸发段外传热管8获得的热量通过传热工质12的携带，传递给内套管7中的冷却水13，外传热管8与内传热管10连接的弯头11固定在法兰4上，内传热管10和外传热管8通过弯头11两两交错相连，这样所有的传热管构成一个完整的封闭回路，即为一个脉动热管，并充灌有传热工质12，内套管7内流动的是冷却水13。
所述的外传热管8、内传热管10及弯头11的内径均为4毫米以下。
一种太阳能脉动热管集热器，其工作原理为：
参见图1、2、3，将外传热管8、内传热管10及弯头11形成的封闭回路抽成真空，充灌传热工质12后，由于毛细作用，液体的表面张力起了主导作用，加之部分液体在低压下蒸发形成蒸汽，传热工质12在外传热管8、内传热管10及弯头11形成的封闭回路内会形成一段汽一段液的结构，即液塞和汽弹，太阳能辐射穿过吸热管3的外套管6，在环形腔体9中被外传热管8所吸收，并将热量传递给其中的传热工质12，传热工质12形成的液塞在吸热后部分液体发生相变，产生蒸汽，而汽弹受热后将膨胀，推动相邻的液塞运动，当传热工质12形成的的汽弹液塞运动到内套管7中的内传热管10时，因为内套管7内流动的是冷却水13，传热工质12形成的汽弹将受冷收缩，并有部分蒸汽冷凝为液体，汽弹液塞所携带的热量传递给内套管7内的冷却水13，把太阳能最终转换为水的热能存储起来，在惯性力的作用下，传热工质12继续运动，并因惯性通过弯头11返回外传热管8，重新吸收太阳能，开始一个新的循环。
附图中：1为集联管；2为管接口；3为吸热管；4为法兰；5为发射器；6为外套管；7为内套管；8为外传热管；9为环形腔体；10为内传热管；11为弯头；12为传热工质；13为冷却水。

Claims (2)

1.一种太阳能脉动热管集热器，包括两个外表面覆盖有隔热体的集联管(1)，集联管(1)配置有管接口(2)，相互平行的吸热管(3)通过其两端的法兰(4)将两个集联管(1)联通，吸热管(3)的背面为发射器(5)，发射器(5)的两端和两个集联管(1)固定连接，其特征在于，所述的吸热管(3)包括外套管(6)和内套管(7)，至少有一个外传热管(8)作为脉动热管的蒸发段位于外套管(6)与内套管(7)之间的环形腔体(9)中，外套管(6)外壁涂太阳能吸收涂层，内壁涂有太阳能反射涂层，内套管(7)外壁涂有太阳能反射涂层，置于内套管(7)中的至少一个内传热管(10)为脉动热管的冷凝段，外传热管(8)与内传热管(10)连接的弯头(11)固定在法兰(4)上，内传热管(10)和外传热管(8)通过弯头(11)两两交错相连，构成封闭的回路，并充灌有传热工质(12)，内套管(7)内流动的是冷却水(13)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能脉动热管集热器，其特征在于，所述的外传热管(8)、内传热管(10)及弯头(11)的内径均为4毫米以下。
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