CN102052788A - 真空循环集热元件 - Google Patents

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Abstract

真空循环集热元件，用置于真空隔热层内的吸收体和一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道组成，自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒，其特征在于置于真空隔热层内的吸收体与自然循环流道的上行管低热阻连接或者与吸收体一体制作。本发明的有益效果包括：对于可倾斜或垂直安置的场合，循环传热无需配备动力、启动快、抗冻、不炸管、单管损坏仍然能集热、可制造水质符合卫生标准、得热多、保温性能优异的太阳集热装置；换热界面设计自由、对真空度不敏感、可半永久性稳定工作在20～500℃范围、可用低碳钢和铝代替铜、过热保护的集热元件能防止空晒事故。结合附图给出六个实施例。

Description

真空循环集热元件
技术领域
本发明涉及真空循环集热元件。
背景技术
真空插管太阳热水器可在冬季提供生活热水，但集热管内存水热沉大、得热少、抗冻性差、会炸管、单管破损会跑水、水质劣化细菌超标。采用热管集热元件可以制造管内无水的热水器，但铜——水热管造价高、容易冻坏、有的还存在明显的性能衰退现象。
发明内容
本发明的目的是要提供真空循环集热元件。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案：用置于真空隔热层内的吸收体和一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道组成一个真空循环集热元件。自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒。自然循环流道的上行管与置于真空隔热层内的吸收体低热阻连接或者与吸收体一体制作。
本发明的有益效果包括：对于可倾斜或垂直安置的场合，循环传热无需配备动力、启动快、抗冻、不炸管、单管损坏仍然能集热、可制造水质符合卫生标准、得热多、保温性能优异的太阳集热装置；换热界面设计自由、对真空度不敏感、可半永久性稳定工作在20～500℃范围、可用低碳钢和铝代替铜、过热保护的集热元件能防止空晒事故。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一个嵌入式真空循环集热元件结构示图。
图2是一个可伐封接真空循环集热元件结构示图。
图3是一个罩玻璃管放热真空循环集热元件结构示图。
图4是一个玻璃管熔封真空循环集热元件结构示图。
图5是一个内凹放热界面真空循环集热元件结构示图。
图6是一个过热保护真空循环集热元件结构示图。
图中1.上行管；2.下行管；3.放热端；4.内玻管；5.传热翅片；6.真空隔热层；7.吸收体；8.罩玻璃管；9.可伐密封连接件；10.缩颈段；11.内凹段；12.自由端爪；13.热力元件。
具体实施方式
图1中，用上行管1、下行管2和管状放热端3构成一个自然循环流道，自然循环流道的上行管1嵌入全玻璃真空集热管并与集热管的内玻管4之间采用传热翅片5传热，组成一个嵌入式真空循环集热元件。
图1实施例嵌入式真空循环集热元件在阳光下作放热端3高置的倾斜安装，使斜虚线所示的热媒液面呈水平状态。阳光透过罩玻璃管在集热管内玻管4的吸收膜上转换为热能，热能通过内玻管4和传热翅片5传给上行管1内的热媒并使热媒受热膨胀通过上行管1上浮，在自然循环流道的管状放热端3处，热媒放出热能温度降低下沉进入下行管2，下沉到底后再次进入上行管1被加热并上浮。如此沿带箭头曲线所示途径周而复始循环集热。
自然循环流道灌装热媒前应除气，灌装完毕应进行封闭。自然循环流道的设计和热媒的选择及其灌装量应满足：1)自然循环的建立；2)热媒性能稳定不容易热分解、饱和蒸汽压低、不与自然循环流道发生化学反应；3)自然循环流道内保有热媒膨胀空间使热媒凝固或者空晒体积膨胀时不对有关零部件产生有害影响；4)放热端工况良好。
为减少上行管1与下行管2之间的热短路，嵌入式真空循环集热元件还可以采用带有绝热层的下行管。
图1实施例的放热端3是管状向外伸出的。真空循环集热元件还可采用内凹的放热界面。
图2中，用上行管1、下行管2和管状放热端3构成一个自然循环流道，自然循环流道的上行管1与置于真空隔热层6内的吸收体7一体制作，自然循环流道的管状放热端3与罩玻璃管8之间采用一个可伐密封连接件9封接，组成一个可伐封接真空循环集热元件。可伐材料既能够与金属焊接，又能够与玻璃热压封连接。
图2中，采用上行管1伸入管状放热端3内部的设计，有助于提高集热效率。
图2实施例的上行管1和下行管2之间真空隔热，对循环集热十分有利。
在罩玻璃管非受光区域内表面涂制红外反射材料，可有效减少集热元件的辐射热损。
图3中，用上行管1、下行管2和管状放热端3构成一个自然循环流道，自然循环流道的上行管1与置于真空隔热层6内的吸收体7一体制作，自然循环流道的管状放热端3与闭合的罩玻璃管8缩颈段10之间垫有一个弹性传热件以改善传热，管状放热端3通过弹性传热件和缩颈段10放热，组成一个罩玻璃管放热真空循环集热元件。
通过罩玻璃管及其缩颈段放热可以省略可伐密封连接件、密封性好、耐腐蚀。
有时，与集热元件配合的负载容器也需要集热元件有这样一个缩颈段10。
图4中，用玻璃制造的上行管1、下行管2和管状放热端3构成一个玻璃自然循环流道，上行管1与置于真空隔热层6内的铝型材吸收体7低热阻连接，管状放热端3与罩玻璃管8同心布置并与罩玻璃管8熔融连接，组成一个玻璃管熔封真空循环集热元件。
图5中，用上行管1、下行管2和盘管换热器放热端3构成一个自然循环流道，自然循环流道的上行管1与置于真空隔热层6内的吸收体7一体制作，盘管换热器放热端3与罩玻璃管内凹段11配合传热连接，组成一个内凹放热界面真空循环集热元件。盘管换热器放热端3与罩玻璃管内凹段11之间垫有一个弹性传热件，盘管换热器放热端3通过弹性传热件和罩玻璃管内凹段11放热。
图5实施例中与罩玻璃管内凹段11配合的盘管换热器放热端3还可以采用其他形式，譬如与罩玻璃管内凹段11同心布置配合的夹套式换热器放热端。
图6中，用上行管1、下行管2和管状放热端3构成一个自然循环流道，自然循环流道的上行管1与置于真空隔热层6内的吸收体7一体制作，在真空隔热层6内设置与下行管2低热阻连接、带有自由端爪12的双金属片热力元件13，组成一个过热保护真空循环集热元件。
正常工作温度下，管状放热端3通过弹性传热件和罩玻璃管8缩颈段10放热。双金属片热力元件13的自由端爪12不与罩玻璃管8接触。
当集热元件空晒内部温度过高时，双金属片热力元件13的自由端爪12受热外翻至虚线所示位置与罩玻璃管8接触，部分热能通过这些自由端爪12和罩玻璃管8散发到环境，使集热元件的温度降低实现过热保护。过热保护以后能自动解除。
热力元件13也可与吸收体7低热阻连接；还可采用记忆合金制造热力元件。

Claims (10)

1.真空循环集热元件，用置于真空隔热层内的吸收体和一个由上行管、下行管及放热端构成的自然循环流道组成，自然循环流道内部灌装但不充满液态热媒，其特征在于自然循环流道的上行管与置于真空隔热层内的吸收体低热阻连接或者与吸收体一体制作。
2.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于自然循环流道的上行管与全玻璃真空集热管的内玻管之间含有传热翅片。
3.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于自然循环流道的放热端与罩玻璃管之间含有一个可伐密封连接件。
4.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于自然循环流道的放热端与闭合的罩玻璃管之间含有一个弹性传热件。
5.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于含有一个玻璃自然循环流道。
6.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于含有一个与罩玻璃管熔融连接的玻璃管放热端。
7.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于含有内凹的放热界面。
8.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于自然循环流道含有一个与罩玻璃管内凹段配合传热连接的盘管或者夹套式换热器放热端，盘管或者夹套式换热器放热端与罩玻璃管内凹段之间含有一个弹性传热件。
9.根据权利要求1所述的集热元件，其特征在于真空隔热层内含有与吸收体或者下行管低热阻连接、带有自由端爪的双金属片热力元件。
10.根据权利要求2所述的集热元件，其特征在于含有一个带有绝热层的下行管。
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