CN109612130A - 一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，包括集热板支架，所述集热板支架的顶端设置有集热板，所述集热板的底端设置有热传导体，所述热传导体的底端设置有导热套筒，所述集热板支架的一侧设置有热管支架，所述热管支架的顶端设置有热管，所述热管是由壳体、吸液芯、蒸发段、绝热段和冷凝段构成，所述吸液芯的内部设置有液体，所述吸液芯内部的中间位置设置有腔体，所述腔体内设置有蒸汽，所述蒸发段是由导热头一构成，并且，所述导热头一与所述导热套筒相配合连接，所述冷凝段是由导热头二构成，所述导热头二与使用终端连接。有益效果：提高光能向热能的转换效率和热能的传输效率，并且能够提高热能的传输速度。

Description

一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备
技术领域
本发明涉及太阳能光转换和利用技术领域，具体来说，涉及一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备。
背景技术
太阳能是来自太阳的辐射能量，它的产生是由太阳内部氢原子发生核聚变释放出巨大能量引起的。太阳辐射能量每秒钟到达地球的太阳能容量就与500万吨的煤燃烧所产生的能量相当。鉴于其高容量、全球分布性、可持续性及清洁性的优点，开发和利用太阳能被认为是最有潜力解决全球能源危机的途径之一。目前，人们主要将太阳能转换为电能和热能加以应用。相对而言，光热转换技术被认为是一种更为清洁和高效的太阳能应用技术，尤其是适用于将吸收的太阳能直接用于供热场合。
当前对太阳能的光热利用主要是依靠传统的太阳能吸收层材料将太阳能转换成热能，再利用该热源对水或者油等媒介进行传热。这种太阳能光热利用方式因为太阳光集热材料温度高导致很大一部分收集到的热能又以红外辐射的形式散失掉，存在效率低下的缺点。同时，从太阳能集热层到媒介的传热过程中因为存在界面热阻一部分热能被损耗。通常情况下，现有的太阳能光热利用方式中的对获得热能的传输则往往需要借助于外力如机械泵。如此，增加了对太阳能光热利用的能耗，也会造成部分热能在传输过程中损失。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，包括集热板支架，所述集热板支架的顶端设置有集热板，所述集热板的底端设置有热传导体，所述热传导体的底端设置有导热套筒，所述集热板支架的一侧设置有热管支架，所述热管支架的顶端设置有热管，所述热管是由壳体、吸液芯、蒸发段、绝热段和冷凝段构成，所述吸液芯设置在所述壳体的内侧壁，所述蒸发段和所述冷凝段分别位于所述绝热段的两端，所述吸液芯的内部设置有液体，所述吸液芯内部的中间位置设置有腔体，所述腔体内设置有蒸汽，所述蒸发段是由导热头一构成，并且，所述导热头一与所述导热套筒相配合连接，所述冷凝段是由导热头二构成，所述导热头二与使用终端连接。
进一步的，所述集热板是由边框、盖板、板芯、保温层、底板和集水分管构成，所述边框固定于所述盖板、所述板芯、所述保温层和所述底板的外侧，所述盖板位于所述板芯的顶端，所述板芯位于所述保温层的顶端，所述保温层位于所述底板的顶端，所述集水分管位于所述板芯和所述保温层之间。
进一步的，所述边框的内侧设置有密封保温垫。
进一步的，所述绝热段上套设有保温隔热套。
进一步的，所述导热头一与所述导热套筒之间填充有导热硅胶。
进一步的，所述热管为普通热管、平板热管或脉冲热管，并且，所述热管可设置多组。
进一步的，所述吸液芯结构是将金属粉末或金属网烧结成具有亲水性能的毛细结构，或通过对金属网进行表面化学处理具有亲水性的结构。
进一步的，所述液体为去离子水、丙酮、乙醇或添加有纳米材料的纳米流体等，所述液体的封装量为热管容积的1-60％。
本发明的有益效果为：通过设置集热板支架和热管支架，从而能够分别对集热板和热管起到支撑作用，通过设置集热板，从而能够对太阳光进行吸收并转换为热能，通过设置热传导体，从而能够将集热板的热能传递到热管上，通过设置热管，从而能够提高光能向热能的转换效率和热能的传输效率，并且能够提高热能的传输速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备的侧视图；
图3是根据本发明实施例的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备的集热板结构示意图；
图4是根据本发明实施例的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备的热管剖视图。
图中：
1、集热板支架；2、集热板；3、热传导体；4、导热套筒；5、热管支架；6、热管；7、壳体；8、吸液芯；9、蒸发段；10、绝热段；11、冷凝段；12、液体；13、腔体；14、蒸汽；15、导热头一；16、导热头二；17、使用终端；18、边框；19、盖板；20、板芯；21、保温层；22、底板；23、集水分管；24、密封保温垫；25、保温隔热套；26、导热硅胶。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备。
实施例一：
如图1-4所示，根据本发明实施例的光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，包括集热板支架1，所述集热板支架1的顶端设置有集热板2，所述集热板2的底端设置有热传导体3，所述热传导体3的底端设置有导热套筒4，所述集热板支架1的一侧设置有热管支架5，所述热管支架5的顶端设置有热管6，所述热管6是由壳体7、吸液芯8、蒸发段9、绝热段10和冷凝段11构成，所述吸液芯8设置在所述壳体7的内侧壁，所述蒸发段9和所述冷凝段11分别位于所述绝热段10的两端，所述吸液芯8的内部设置有液体12，所述吸液芯8内部的中间位置设置有腔体13，所述腔体13内设置有蒸汽14，所述蒸发段9是由导热头一15构成，并且，所述导热头一15与所述导热套筒4相配合连接，所述冷凝段11是由导热头二16构成，所述导热头二16与使用终端17连接。
借助于上述技术方案，通过设置集热板支架1和热管支架5，从而能够分别对集热板2和热管6起到支撑作用，通过设置集热板2，从而能够对太阳光进行吸收并转换为热能，通过设置热传导体3，从而能够将集热板2的热能传递到热管6上，通过设置热管6，从而能够提高光能向热能的转换效率和热能的传输效率，并且能够提高热能的传输速度。
实施例二：
如图1-4所示，所述集热板2是由边框18、盖板19、板芯20、保温层21、底板22和集水分管23构成，所述边框18固定于所述盖板19、所述板芯20、所述保温层21和所述底板22的外侧，所述盖板19位于所述板芯20的顶端，所述板芯20位于所述保温层21的顶端，所述保温层21位于所述底板22的顶端，所述集水分管23位于所述板芯20和所述保温层21之间，所述边框18的内侧设置有密封保温垫24，所述绝热段10上套设有保温隔热套25，所述导热头一15与所述导热套筒4之间填充有导热硅胶26，所述热管6为普通热管、平板热管或脉冲热管，并且，所述热管6可设置多组，所述吸液芯8结构是将金属粉末或金属网烧结成具有亲水性能的毛细结构，或通过对金属网进行表面化学处理具有亲水性的结构，所述液体12为去离子水、丙酮、乙醇或添加有纳米材料的纳米流体等，所述液体12的封装量为热管6容积的1-60％。
工作原理：使用时，将热管6分别与集热板2和使用终端17安装好，太阳光线通过照射集热板2，从而能够将太阳能转化为热能，集热板2上产生的热能通过热传导体3传递到热管6的蒸发段9上，此时蒸发段9对液体12进行加热，受热的液体12达到沸点后变为蒸汽14，蒸汽14通过微小的压差作用下由蒸发段9通过腔体13流向冷凝段11，当蒸汽14到达冷凝段11后迅速凝结成液体12，在蒸汽14凝结的过程中会释放大量热量，释放处的热量能够对使用终端17快速加热，凝结后的液体12再沿着毛细结构的吸液芯8流回蒸发段9内，如此循环不止，热量由热管6的一端传递至热管6的另外一端，这种循环是快速进行的，因此，热量可以源源不断的传到开来。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置集热板支架1和热管支架5，从而能够分别对集热板2和热管6起到支撑作用，通过设置集热板2，从而能够对太阳光进行吸收并转换为热能，通过设置热传导体3，从而能够将集热板2的热能传递到热管6上，通过设置热管6，从而能够提高光能向热能的转换效率和热能的传输效率，并且能够提高热能的传输速度。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，包括集热板支架(1)，所述集热板支架(1)的顶端设置有集热板(2)，所述集热板(2)的底端设置有热传导体(3)，所述热传导体(3)的底端设置有导热套筒(4)，所述集热板支架(1)的一侧设置有热管支架(5)，所述热管支架(5)的顶端设置有热管(6)，所述热管(6)是由壳体(7)、吸液芯(8)、蒸发段(9)、绝热段(10)和冷凝段(11)构成，所述吸液芯(8)设置在所述壳体(7)的内侧壁，所述蒸发段(9)和所述冷凝段(11)分别位于所述绝热段(10)的两端，所述吸液芯(8)的内部设置有液体(12)，所述吸液芯(8)内部的中间位置设置有腔体(13)，所述腔体(13)内设置有蒸汽(14)，所述蒸发段(9)是由导热头一(15)构成，并且，所述导热头一(15)与所述导热套筒(4)相配合连接，所述冷凝段(11)是由导热头二(16)构成，所述导热头二(16)与使用终端(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述集热板(2)是由边框(18)、盖板(19)、板芯(20)、保温层(21)、底板(22)和集水分管(23)构成，所述边框(18)固定于所述盖板(19)、所述板芯(20)、所述保温层(21)和所述底板(22)的外侧，所述盖板(19)位于所述板芯(20)的顶端，所述板芯(20)位于所述保温层(21)的顶端，所述保温层(21)位于所述底板(22)的顶端，所述集水分管(23)位于所述板芯(20)和所述保温层(21)之间。
3.根据权利要求2所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述边框(18)的内侧设置有密封保温垫(24)。
4.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述绝热段(10)上套设有保温隔热套(25)。
5.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述导热头一(15)与所述导热套筒(4)之间填充有导热硅胶(26)。
6.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述热管(6)为普通热管、平板热管或脉冲热管，并且，所述热管(6)可设置多组。
7.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述吸液芯(8)结构是将金属粉末或金属网烧结成具有亲水性能的毛细结构，或通过对金属网进行表面化学处理具有亲水性的结构。
8.根据权利要求1所述的一种光热转换和热管效应相结合的太阳能光热设备，其特征在于，所述液体(12)为去离子水、丙酮、乙醇或添加有纳米材料的纳米流体等，所述液体(12)的封装量为热管(6)容积的1-60％。
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