DE202007014238U1 - Device for heat transfer of a heatpipe condenser - Google Patents

Device for heat transfer of a heatpipe condenser Download PDF

Info

Publication number
DE202007014238U1
DE202007014238U1 DE202007014238U DE202007014238U DE202007014238U1 DE 202007014238 U1 DE202007014238 U1 DE 202007014238U1 DE 202007014238 U DE202007014238 U DE 202007014238U DE 202007014238 U DE202007014238 U DE 202007014238U DE 202007014238 U1 DE202007014238 U1 DE 202007014238U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat transfer
heat
capacitor
condenser
heatpipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202007014238U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Narva Lichtquellen GmbH and Co KG
Original Assignee
Narva Lichtquellen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Narva Lichtquellen GmbH and Co KG filed Critical Narva Lichtquellen GmbH and Co KG
Priority to DE202007014238U priority Critical patent/DE202007014238U1/en
Publication of DE202007014238U1 publication Critical patent/DE202007014238U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
    • F24S10/95Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005Thermal joints
    • F28F2013/006Heat conductive materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

Vorrichtung zur Übertragung der Wärme eines Heatpipekondensators für Solarkollektoren in eine Wärmeträgerflüssigkeit, insbesondere bei Vakuum-Rohr-Solarkollektoren, bei denen die solare Strahlung auf einen Rohr- oder Flächenabsorber fällt und von diesem absorbiert wird und die erzeugte Wärme durch Wärmeleitung auf den Verdampferbereich einer Heatpipe übertragen wird, so dass die Wärmeträgerflüssigkeit wenigstens teilweise verdampft und der Dampf in der Heatpipe in Richtung Kondensator aufsteigt und in diesem kondensiert, wobei der Dampf bei der Kondensation die Verdampfungswärme an die Wandungen des Kondensators abgibt und die kondensierte Wärmeträgerflüssigkeit durch Schwerkraftwirkung oder mit Hilfe von Kapillarstrukturen wieder zum Verdampfungsbereich zurückgeführt wird und ein möglichst geringer thermischer Übertragungswiderstand von der Oberfläche der den Kondensator mit geringem Wärmewiderstand umfassende Aufnahme für den Kondensator in Richtung der aufzuheizenden Wärmeträgerflüssigkeit des Heizkreises oder einen zwischengeschalteten Speicherkreises dadurch erreicht wird, dass ein möglichst großflächiger Kontakt zwischen besagter Oberfläche und der aufzuheizenden Wärmeträgerflüssigkeit vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoraufnahme in Richtung...contraption for transmission the heat a heatpipe capacitor for Solar collectors in a heat transfer fluid, especially in vacuum tube solar collectors, where the solar radiation on a pipe or surface absorber falls and is absorbed by this and the heat generated by heat conduction to the evaporator section a heat pipe is transmitted, so that the heat transfer fluid at least partially evaporated and the steam in the heat pipe in Direction capacitor rises and condenses in this, wherein the vapor during condensation the heat of vaporization to the walls of the condenser gives off and the condensed heat transfer fluid by gravity or with the help of capillary structures again is returned to the evaporation area and one possible low thermal transfer resistance from the surface the recording of the capacitor with low thermal resistance comprehensive for the Condenser in the direction of the heat transfer fluid to be heated of the heating circuit or an intermediate storage circuit is achieved thereby that one possible large area contact between said surface and the heat transfer fluid to be heated is present, characterized in that the capacitor holder in the direction...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen der an einen Heatpipekondensator abgegebenen und vorzugsweise von einem Vakuum-Solarkollektor gesammelten Wärme an eine Wärmeträgerflüssigkeit, die direkt oder indirekt ihre Wärme einer Anwendung zugeführt.The The invention relates to a device for transmitting to a heatpipe capacitor discharged and preferably collected by a vacuum solar collector Heat on a heat transfer fluid, the direct or indirect heat an application supplied.

Heatpipe-Vakuum-Röhren-Kollektoren spielen in der Sammlung solarer Wärme vor allem in Wohnhäusern eine zunehmende Rolle. Der Grund liegt in dem häufig stark auseinanderfallenden Angebot solarer Energie und deren Nutzung im Haushalt, die besonders bei Heizungsunterstützung im Privatbereich kritisch ist. Wird in den Sommermonaten die in den Solarkollektoren gesammelte Wärme, da kein Heizbedarf besteht, ungenügend genutzt, erhitzen sich die Solarkollektoren auf die sogenannte Stagnationstemperatur, d.h. auf die Temperatur, bei der ohne Wärmeabgabe an ein Verbrauchssystem ein Gleichgewicht der Wärmezufuhr und Wärmeabgabe des Kollektors an die Umgebung erfolgt. Speziell bei leistungsstarken Vakuumsolarkollektoren-Röhren liegt die Stagnationstemperatur bei über 300 °C, was zu Schäden durch Dampfproduktion an den Heizkreisen führen kann. Auch die Wärmeträgerflüssigkeit, die üblicherweise ein Frostschutzmittel enthält, wird geschädigt, indem sie thermisch zersetzt wird. Die Reaktionsprodukte können zu Verstopfungen führen und damit die Anlage teilweise unbrauchbar machen.Heatpipe vacuum tube collectors play in the collection of solar heat especially in residential buildings increasing role. The reason lies in the often strongly disintegrating Offer solar energy and its use in the household, especially with heating support is critical in the private sector. Will in the summer months the in heat collected by the solar collectors, since there is no need for heating, insufficient used, the solar collectors heat up to the so-called stagnation temperature, i.e. on the temperature at which without dissipating heat to a consumption system a balance of heat and heat dissipation of the collector to the environment. Especially with powerful Vacuum solar collector tubes the stagnation temperature is over 300 ° C, which causes damage Steam production can lead to the heating circuits. Also the heat transfer fluid, the usual contains an antifreeze is damaged, by being thermally decomposed. The reaction products can too Lead blockages and so that the system partially unusable.

Im Gegensatz zu den beschriebenen „direkt durchströmten" Systemen besitzt eine Heatpipe keinen unmittelbaren Flüssigkeitskontakt zu der Wärmeträgerflüssigkeit des Nutzerkreises, da die im Kollektor gesammelte Wärme in der Heatpipe zu einem Kondensator geführt wird. Dort wird die Wärme an die Hüllwände des Kondensators abgegeben und durchströmt diese. Die Außenoberfläche des Kondensators der Heatpipe kann sich direkt in der Wärmeträgerflüssigkeit eines Wärmeträgerkreises befinden und über ihre Oberfläche wird die Wärme üblicherweise über einen Zwischenspeicher der Nutzung zugeführt. Dieser Kreislauf in Richtung Nutzer wird im folgenden als Speicherkreis bezeichnet. Häufig wird aber eine „trockene" Anbindung der Heatpipe gewählt, bei der sich der Kondensator in einer Aufnahme befindet. Der Wärmefluss erfolgt hier „trocken" durch Kontakt des Kondensators bzw. über den Luftspalt zur Außenoberfläche der Kondensatoraufnahme, durch die Wand der Kondensatoraufnahme zur Innenoberfläche der Kondensatoraufnahme und von dort in die Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises.in the Contrary to the described "directly flowed through" systems has a heat pipe no direct liquid contact with the heat transfer fluid the user group, since the heat collected in the collector in the Heat pipe is led to a capacitor. There the heat gets to the Cover walls of the Capacitor discharged and flows through this. The outer surface of the Condenser of the heat pipe can be directly in the heat transfer fluid a heat transfer circuit are located and over their surface becomes the heat usually over one Temporary storage of use supplied. This cycle towards User is referred to below as the storage circuit. Frequently becomes but a "dry" connection of the heat pipe selected where the capacitor is in a receptacle. The heat flow takes place here "dry" by contact of the Capacitor or over the air gap to the outer surface of the Capacitor receptacle, through the wall of the capacitor receptacle to inner surface the capacitor holder and from there into the heat transfer fluid of the storage circuit.

Eine Heatpipe zum Übertragen solarer Wärme arbeitet wie folgt: Die von den Absorberblechen gesammelte Wärme verdampft eine Flüssigkeit, die sich im Verdampferteil der Heatpipe befindet. Der erzeugte Dampf strömt zum Kondensator und gibt durch Kondensation seine Verdampfungswärme an die Kondensatorwand ab. Die kondensierte Trägerflüssigkeit der Heatpipe wird durch Schwerkraft oder mittels einer Kapillarstruktur in den Verdampfungsbereich zurückgeführt und steht damit wieder dem Wärmetransport innerhalb der Heatpipe zur Verfügung, so dass der Kreislauf geschlossen ist.A Heatpipe to transfer solar heat works as follows: The heat collected by the absorber plates evaporates a liquid, which is located in the evaporator section of the heat pipe. The generated steam flows to the condenser and gives by condensation its heat of vaporization to the Capacitor wall off. The condensed carrier liquid of the heat pipe becomes by gravity or by means of a capillary structure in the evaporation area returned and is thus again the heat transport available within the heat pipe, so that the circuit is closed.

Wird am Kondensator keine Wärme entnommen, heizt sich das System auf, bis die gesamte Verdampferflüssigkeit der Heatpipe verdampft ist. Dem Kondensator wird in diesem Zustand praktisch keine Wärme mehr zugeführt, da keine die Wärme transportierende Dampfströmung mehr existiert und die anderen Wärmetransportmechanismen wie Thermodiffusion oder Wärmeleitung nur sehr wenig Wärme transportieren. Die Finne d.h. das Absorberblech mit Wärmeträgerrohr heizen sich aber weiter bis zur Stagnationstemperatur auf, wobei der Druck in der Heatpipe steigt. Im eingeschwungenem Zustand herrschen im Verdampferteil und im Kondensator die gleichen Drücke. Die Temperaturen von Verdampferteil und Kondensator können sich allerdings erheblich unterscheiden.Becomes no heat at the condenser taken out, the system heats up until the entire evaporator liquid the heat pipe has evaporated. The capacitor is in this state practically no heat supplied there is no heat transporting steam flow exists more and the other heat transport mechanisms like thermal diffusion or heat conduction only very little heat transport. The fin. the absorber plate with heat transfer tube but continue to heat up to the stagnation, wherein the pressure in the heat pipe rises. In the steady state prevail in the evaporator part and in the condenser the same pressures. The Temperatures of evaporator section and condenser may increase however, differ significantly.

Bei richtiger Dimensionierung der Heatpipe kann man durch diesen Mechanismus Heatpipe-Systeme eigensicher gestalten. Sie sind dann für den privaten Nutzen einfach handhabbar, da Schäden durch Dampfproduktion und Crackprodukte vermieden werden. Darüber hinaus können defekte Rohre bei „trockener" Anbindung auch bei befülltem System trocken ausgewechselt und nach der Sonne ausgerichtet werden.at proper sizing of the heatpipe can be achieved through this mechanism Design heat pipe systems intrinsically safe. They are then for the private one Benefit easy to handle, since damage caused by steam production and Crack products are avoided. In addition, can be broken Pipes with "dry" connection also at inflated System dry replaced and aligned to the sun.

Stand der Technik der WärmeübertragungPrior art of heat transfer

Das erste Patent für eine Heatpipe wurde 1942 durch Gaugier angemeldet. es erfolgte allerdings keinerlei Nutzung. Im Jahr 1963 wurde das Prinzip von George Grover neu entdeckt, der sich entsprechende Schutzrechte sicherte.The first patent for a heat pipe was registered in 1942 by Gaugier. it happened, however no use. In 1963, the principle was George Grover rediscovered, which secured corresponding property rights.

Bekannt ist, gemäß Solar-Lexikon eine Heatpipe mit „trockener" Anbindung, bei der ein Rohr auch ohne Ablassen der Wärmeträgerflüssigkeit gewechselt werden kann. Im Falle der „trockenen" Anbindung befindet sich der Kondensator in einer Aufnahme, zu der der Kondensator einen guten Wärmekontakt besitzt und die Wärme wird via Kondensation an der Kondensatorwand – Luftspalt – Wand der Kondensatoraufnahme – Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises transportiert.It is known, according to the solar lexicon, a heat pipe with "dry" connection, in which a pipe can be exchanged without draining the heat transfer fluid.In the case of the "dry" connection, the capacitor is in a recording, to which the capacitor has a good thermal contact owns and the heat is transported via condensation on the condenser wall - air gap - wall of the condenser holder - heat transfer fluid of the storage circuit.

Nachteilig bei der trockenen Anbindung sind die großen thermischen Widerstände und damit Minderungen des Wirkungsgrades des Solarkollektors. Die Kondensatoren der Heatpipes besitzen in allen derzeitigen Anwendungen aus diesem Grunde im Verhältnis zu dem Wärmeträgerrohrdurchmesser der Heatpipe einen großen Durchmesser und sind vergleichsweise lang, um genügende Kontaktfläche zu schaffen. Wird der Kondensator zu klein ausgebildet, sinkt der Wirkungsgrad des Heatpipesystems erheblich, da große Temperaturabfälle auftreten. Nachteilig bei der „trockenen" Anbindung ist darüber hinaus die Tatsache, dass durch den im Verhältnis zum Wärmeträgerrohr der Heatpipe größeren Durchmesser des Kondensators die Wärmeträgerflüssigkeit nicht ungehindert zurückfließen kann, was Leistungsminderungen beim Betrieb der Röhre bei kleinen Neigungswinkeln bewirkt.adversely at the dry connection are the large thermal resistances and thus reducing the efficiency of the solar collector. The capacitors The Heatpipes have in all current applications from this Basically in proportion to the heat transfer tube diameter the heatpipe a big one Diameter and are comparatively long to provide sufficient contact area. If the capacitor is too small, the efficiency drops the heatpipe system considerably, as large temperature drops occur. The disadvantage of the "dry" connection is beyond the fact that due to the larger diameter in relation to the heat transfer tube of the heat pipe of the condenser, the heat transfer fluid can not flow back unhindered, which decreases performance in the operation of the tube at small angles of inclination causes.

Bekannt ist auch gemäß gleicher Quelle die „nasse" Anbindung. Der Kondensator befindet sich bei der „nassen" Anbindung direkt in der Wärmeträgerflüssigkeit des Kreises (Speicherkreis). Der Weg des Wärmestromes und damit verlustbringende Temperaturabfälle werden bei der nassen Einbindung erheblich eingekürzt. Nachteilig ist aber auch bei der „nassen" Anbindung die große erforderliche Kontaktfläche zur Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises, so dass auch hier eine Ausbildung eines im Durchmesser großen und verhältnismäßig langen Kondensators erforderlich ist, was die gleichen Leistungsminderungen, bei der Trockenanbindung bei Winkeln unter 25° bewirkt und Schwierigkeiten bei der Abdichtung zum Speicherkreis mit sich bringt.Known is also the same Source the "wet" connection. The capacitor is located directly at the "wet" connection in the heat transfer fluid of the circle (memory circle). The path of the heat flow and thus loss-making temperature waste are significantly reduced in the wet integration. adversely but is also in the "wet" connection the big required contact area to the heat transfer fluid of the memory circuit, so that here too an education in the Diameter big and relatively long Capacitor is required, resulting in the same power reductions, in the dry connection at angles below 25 ° causes and difficulties brings with the seal to the storage circuit with it.

Nachteilig ist darüber hinaus die Notwendigkeit der Ausbildung von Dichtungen und die Tatsache, dass vor dem Röhrenwechsel das Wasser des Speicherkreises abgelassen werden muss.adversely is about it addition, the need for training of seals and the fact that before the tube change the water of the storage circuit must be drained.

Bekannt ist nach Offenlegungsschrift 2719 255 A1 , Anmeldetag 2.04.1977, ein „Sonnenenergiekollektor" bei dem Heatpipekondensator und ein Absorberrohr ineinander übergehen und dass das Absorberrohr durch eine Hülle, deren Zwischenraum evakuiert ist, thermisch isoliert ist, wobei die Hülle und die Grenzfläche zwischen Kondensator und Absorberrohr miteinander verschweißt sind bzw. das Absorberrohr sich in einem dewargefäßähnlichen Isolationsgefäß befindet oder als dritte Möglichkeit das Innenrohr des Dewargefäßes selbst als Absorberrohr genutzt wird und der Kondensator durch Klebemittel oder Dichtungen auf das Dewargefäß aufgesetzt ist.It is known after Laid-Open Publication No. 2719 255 A1 , Filing date 2.04.1977, a "solar energy collector" in the Heatpipekondensator and an absorber tube into each other and that the absorber tube is thermally insulated by a shell whose space is evacuated, the shell and the interface between the condenser and absorber tube are welded together or the absorber tube is located in a dewar vessel-like insulating vessel or as a third possibility, the inner tube of the Dewar flask itself is used as an absorber tube and the capacitor is attached by adhesive or gaskets on the Dewar vessel.

Nachteilig bei dieser Erfindung sind der sehr große Durchmesser der Heatpipe, was ein sehr träges thermisches Verhalten bewirkt und die extrem komplizierten Herstellungsverfahren und die Unbeständigkeit der vakuumdichten Verbindungen.adversely in this invention, the very large diameter of the heat pipe, what a very sluggish thermal Behavior causes and the extremely complicated manufacturing process and the volatility of vacuum tight connections.

Bekannt ist nach Patent PCT/CN 2005/000668, Anmeldung 13.05.2005 eine Glass Vaccum Heatpipe. Die Erfinder sind Yin Zhiqiang at all.Known is according to patent PCT / CN 2005/000668, application 13.05.2005 a glass Vaccum heat pipe. The inventors are Yin Zhiqiang at all.

Bemerkenswert bei dieser Erfindung ist, dass die gesamte Heatpipe vollkommen aus Glas gefertigt ist, so dass sie für kostengünstige Thermosyphonsysteme gut geeignet ist.Remarkable in this invention, the entire heat pipe is completely off Glass is made, allowing for cost-effective thermosyphon systems is well suited.

Nachteilig bei dieser Erfindung ist, dass sie auf Grund der geringen Druckbelastbarkeit von Glas nur in relativ niedrigen Temperaturbereichen, eingesetzt werden kann und dass eine trockene Anbindung eine sehr hohe Bruchgefahr mit sich bringt, da die Glaswände des Kondensators auf Grund der erforderlichen guten Wärmeübertragung relativ dünn ausgebildet werden müssen.adversely in this invention, they are due to the low compressive strength Of glass only in relatively low temperature ranges, used can be and that a dry connection a very high risk of breakage brings with it, since the glass walls of the capacitor due to the required good heat transfer relatively thin must be trained.

Bei den bekannten Lösungen existieren die Nachteile, dass entweder die Herstellung der Solarkollektor-Heatpipe-Röhre extrem kompliziert bzw. nicht dauerhaft Vakuumdicht ist oder ein den Durchmesser des Wärmeträgerrohres übersteigenden Kondensator an das Wärmeträgerrohr vakuumdicht durch Schweißung oder Lötung angebracht werden muss, der aber geringe Neigungswinkel der Heatpipe in der Anwendung nicht zulässt und dieser Kondensator das automatisches Aufschweißen der Absorberbleche behindert oder im Falle der Glasheatpipe nur geringe Temperaturen und Drücke beherrschbar sind bzw. eine hohe Bruchgefahr besteht.at the known solutions exist the disadvantages that either the production of the solar collector heatpipe tube extreme complicated or not permanently vacuum-tight or one the diameter the heat transfer tube excess condenser to the heat transfer tube vacuum-tight by welding or soldering must be attached, but the low inclination angle of the heat pipe in the application does not allow and this capacitor the automatic welding of the Absorber sheets hindered or in the case of Glasheatpipe only small Temperatures and pressures manageable or there is a high risk of breakage.

Erfindungsgemäß werden die Nacheile der bekannten Lösungen durch eine Neugestaltung der Vorrichtung zur Wärmeübertragung gemäß der Schutzansprüche gelöst.According to the invention the wake of the known solutions solved by a redesign of the device for heat transfer according to the protection claims.

Ermittelt man die Folge der Wärmewiderstände auf dem Weg des Wärmeflusses einzeln, so zeigt sich, dass der dominierende thermische Widerstand, ca. 80%–90% des gesamten Widerstandes, vom Übergangswiderstand bei der „trockenen" Anbindung von der Wand der Kondensatoraufnahme zur Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises ausgeht und bei der „nassen" Anbindung der Übergang von der Kondensatoroberfläche zur Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises bewirkt wird.If the sequence of thermal resistances is determined individually on the path of the heat flow, it is clear that 80% -90% of the total resistance, the transition resistance in the "dry" connection from the wall of the condenser uptake to the heat transfer fluid of the storage circuit emanates and in the "wet" connection, the transition from the condenser surface to the heat transfer fluid of the Memory circuit is effected.

Im Falle der „trockenen" Anbindung wird erfindungsgemäß die Oberfläche der Kondensatoraufnahme (1) durch Kühlrippen (2), die in die Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises ragen, so vergrößert, dass sich der thermische Widerstand deutlich verringert. Da die thermischen Widerstände der Schritte Kondensation – Durchströmung der Kondensatorwand, des Luftspaltes und der Wände der Kondensatoraufnahme klein im Verhältnis zu dem Übergangswiderstand Kondensatoraufnahme – Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises sind, ist es möglich, den Durchmesser des Kondensators (3) so zu verringern, dass er dem Durchmesser des Wärmeträgerrohres (4) entspricht bzw. der aus dem Vakuumrohr herausführende Teil des Wärmeträgerrohres kann nach Füllung mit der Verdampferflüssigkeit, Evakuierung und vakuumdichtem Verschluss unmittelbar als Kondensator genutzt werden (1).In the case of the "dry" connection, according to the invention, the surface of the capacitor holder ( 1 ) by cooling fins ( 2 ), which protrude into the heat transfer fluid of the storage circuit, so enlarged that the thermal resistance is significantly reduced. Since the thermal resistances of the steps condensation - flow through the condenser wall, the air gap and the walls of the condenser intake are small in relation to the contact resistance condenser absorption - heat transfer fluid of the storage circuit, it is possible, the diameter of the condenser ( 3 ) so that it corresponds to the diameter of the heat transfer tube ( 4 ) corresponds or the leading out of the vacuum tube portion of the heat transfer tube can be used directly after filling with the evaporator liquid, evacuation and vacuum-tight closure as a capacitor ( 1 ).

Eine andere erfindungsgemäße Gestaltung mit dem Ziel die Kontaktoberfläche zur Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises unter Nutzung der Möglichkeit zu vergrößern, wobei das Ende des Wärmeträgerrohres, wie oben beschrieben wurde, als Kondensator zu verwendet wird, ist in 2 dargestellt. Hier wird der Kondensator (5) in seiner Wärmeübertragungswirkung dadurch verbessert, in dem ein Zwischenkörper (6) aus einem die Wärme gut leitendem Material, wie Kupfer oder Aluminium, auf das Ende des als Kondensator wirkenden Wärmeträgerrohres aufgeschoben. Besser ist aber zur Vermeidung eines Luftspaltes den Zwischenkörper auf den Kondensator aufzuschrumpfen.Another design according to the invention with the aim of increasing the contact surface to the heat transfer fluid of the storage circuit using the possibility of the end of the heat transfer tube, as described above, is used as a capacitor is in 2 shown. Here the capacitor ( 5 ) is improved in its heat transfer effect in that an intermediate body ( 6 ) From a good heat conductive material, such as copper or aluminum, pushed onto the end of acting as a condenser heat transfer tube. But it is better to shrink the intermediate body on the capacitor to avoid an air gap.

Im Falle der Nassanbindung wird erfindungsgemäß die Kontaktoberfläche zur Wärmeträgerflüssigkeit des Speicherkreises dadurch vergrößert, dass sich im Verteilerrohr (8), an das die einzelnen Röhrenkollektoren angeschlossen werden, für jede Röhre ein Rippenkörper (7) aus gut leitendem Material befindet und in den das unaufgeweitete, als Kondensator (5) dienende Ende des Wärmeträgerrohres hinein geschoben wird (3).In the case of wet connection according to the invention, the contact surface to the heat transfer fluid of the storage circuit is increased by the fact that in the manifold ( 8th ), to which the individual tube collectors are connected, for each tube a ribbed body ( 7 ) is made of highly conductive material and in which the unexpanded, as a capacitor ( 5 ) serving end of the heat transfer tube is pushed into ( 3 ).

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Vakuumrohr sammelt 70 W Wärmeleistung bei direkter Durchströmung in den Speicherkreis. Der Wirkungsgrad eta 0 sei 0,79. Es werden nun folgende Fälle untersucht:One Vacuum tube collects 70 W heat output with direct flow in the storage circuit. The efficiency eta 0 is 0.79. It will now the following cases examined:

1. Üblicher Kondensator 022 mm, Länge 48 mm1. more usual Capacitor 022 mm, length 48 mm

Die einzelnen thermischen Widerstände und Temperaturabfälle ergeben sich zu: therm. Widerstand Temp. Abfall K/W K Absorberblech-Wärmeträgerrohr zu vernachlässigen 0 Durchströmung Rohrwand zu vernachlässigen 0 Wärmeträgerrohrwand-Flüssigkeit- 0,019 1,33 Kondensation 0,025 1,74 Durchströmung Kondensatorwand 7,77 E-4 0,05 Durchströmung Luftspalt 0,015 1,03 Durchströmung Kondensatoraufnahme 7,77 E-4 0,05 Wärmeübertragung an Speicherkreis 0,366 25,6 Summe 29,8 The individual thermal resistances and temperature drops result in: therm. resistance Temp. Waste K / W K Absorber plate heat transfer tube to neglect 0 Flow through pipe wall to neglect 0 Heat transfer tube wall-liquid 0.019 1.33 condensation 0,025 1.74 Flow through the condenser wall 7.77 E-4 0.05 Flow through the air gap 0,015 1.03 Flow through condenser intake 7.77 E-4 0.05 Heat transfer to storage circuit 0,366 25.6 total 29.8

Bei einer solchen Gestaltung sinkt der Wirkungsgrad: eta 0 direkt durchströmte Röhre: 0,79 eta 0 gewählte Heatpipe: 0,7 With such a design, the efficiency decreases: eta 0 directly flowed through tube: 0.79 eta 0 selected heat pipe: 0.7

2. Wärmeübertragung nach 1 2. Heat transfer to 1

Rippenkörperfin body :Oberfläche zum Wärmeträger des Speicherkreises: Surface to Heat carrier of the memory circuit 140 cm2 140 cm 2 Durchmesser des Kondensatorsdiameter of the capacitor :10 mm: 10 mm Länge des KondensatorsLength of the capacitor :50 mm50 mm

Unter dieser Annahme ergeben sich nachstehende thermische Widerstände und Temperaturabfälle: Therm. Widerstand Temp.-Abfall K/W K Absorberblech-Wärmeträgerrohr zu vernachlässigen 0 Durchströmung Rohrwand zu vernachlässigen 0 Wärmeträgerrohrwand-Flüssigkeit 0,019 1,33 Kondensation 0,055 3,88 Durchströmung Kondensatorwand 6,8 E-4 0,05 Durchströmung Luftspalt enffällt 0 0 Durchströmung Kondensatoraufnahme 6,8 E-4 0,05 Wärmeübertragung an Speicherkreis 0,088 6,156 11,4 Under this assumption, the following thermal resistances and temperature drops result: Therm. resistance Temp waste K / W K Absorber plate heat transfer tube to neglect 0 Flow through pipe wall to neglect 0 Heat carrier tube wall liquid 0.019 1.33 condensation 0,055 3.88 Flow through the condenser wall 6.8 E-4 0.05 Flow through air gap is eliminated 0 0 Flow through condenser intake 6.8 E-4 0.05 Heat transfer to storage circuit 0.088 6,156 11.4

Auf Grund des deutlich erniedrigten Gesamttemperaturabfalls ist folgender Wirkungsgradunterschied zu erwarten: eta 0 direkt durchströmte Röhre: 0,79 eta 0 bekannte Lösung: 0,7 eta 0 bei Heatpipe gemäß Figur 1: 0,76 Due to the significantly reduced total temperature drop, the following difference in efficiency is to be expected: eta 0 directly flowed through tube: 0.79 eta 0 known solution: 0.7 eta 0 at heat pipe according to Figure 1: 0.76

Es ist zu bemerken, dass trotz im Verhältnis zum Verdampferrohr der Heatpipe unaufgeweitetem Kondensator der Wirkungsgrad des gewählten, erfindungsgemäßen Ausführung höher als bei den bekannten Lösungen ist. Darüber hinaus kann der Neigungswinkel der Heatpipe-Solarkollektorröhre kleiner gewählt werden, was die Anwendungsmöglichkeiten erhöht.It It should be noted that despite in relation to the evaporator tube of Heatpipe unexpanded capacitor, the efficiency of the selected, inventive embodiment higher than in the known solutions is. About that In addition, the inclination angle of the heat pipe solar collector tube can be smaller chosen be what the applications elevated.

Claims (10)

Vorrichtung zur Übertragung der Wärme eines Heatpipekondensators für Solarkollektoren in eine Wärmeträgerflüssigkeit, insbesondere bei Vakuum-Rohr-Solarkollektoren, bei denen die solare Strahlung auf einen Rohr- oder Flächenabsorber fällt und von diesem absorbiert wird und die erzeugte Wärme durch Wärmeleitung auf den Verdampferbereich einer Heatpipe übertragen wird, so dass die Wärmeträgerflüssigkeit wenigstens teilweise verdampft und der Dampf in der Heatpipe in Richtung Kondensator aufsteigt und in diesem kondensiert, wobei der Dampf bei der Kondensation die Verdampfungswärme an die Wandungen des Kondensators abgibt und die kondensierte Wärmeträgerflüssigkeit durch Schwerkraftwirkung oder mit Hilfe von Kapillarstrukturen wieder zum Verdampfungsbereich zurückgeführt wird und ein möglichst geringer thermischer Übertragungswiderstand von der Oberfläche der den Kondensator mit geringem Wärmewiderstand umfassende Aufnahme für den Kondensator in Richtung der aufzuheizenden Wärmeträgerflüssigkeit des Heizkreises oder einen zwischengeschalteten Speicherkreises dadurch erreicht wird, dass ein möglichst großflächiger Kontakt zwischen besagter Oberfläche und der aufzuheizenden Wärmeträgerflüssigkeit vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoraufnahme in Richtung abzuführender Wärme mit Kühlrippen mit angemessener Fläche ausgestattet ist, wobei gegebenenfalls gleichzeitig turbulente Strömung realisiert wird.Device for transmitting the heat of a Heatpipekondensators for solar collectors in a heat transfer fluid, especially in vacuum tube solar collectors, in which the solar radiation falls on a pipe or surface absorber and is absorbed by this and transfer the heat generated by heat conduction to the evaporator section of a heat pipe is so that the heat transfer fluid at least partially evaporated and the vapor rises in the heat pipe towards the condenser and condenses in this, wherein the vapor in the condensation, the heat of vaporization to the walls of the capacitor and the condensed heat transfer fluid by gravity or by means of capillary again is returned to the evaporation region and the lowest possible thermal transfer resistance from the surface of the capacitor with low thermal resistance comprehensive recording for the capacitor in the direction of aufzus heating heat transfer fluid of the heating circuit or an intermediate storage circuit is achieved by the largest possible contact between said surface and the heat transfer fluid to be heated is present, characterized in that the condenser receptacle is equipped in the direction dissipated heat with cooling fins with adequate area, where appropriate, at the same time turbulent flow is realized. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass der gewünschte großflächige Kontakt zwischen der Oberfläche der Kondensatoraufnahme in Richtung der aufzuheizenden Wärmeträgerflüssigkeit dadurch bewirkt wird, dass die Kondensatoroberfläche durch einen vollständigen oder nur teilweise den Kondensator umfassenden Mantel aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit vergrößert wird.Device for heat transfer a Heatpipekondensators according to the preamble of claim 1 thereby characterized in that the desired large area contact between the surface the capacitor holder in the direction of the heat transfer fluid to be heated caused by the fact that the capacitor surface by a complete or only partially the capacitor comprehensive coat of a material good thermal conductivity is enlarged. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen im Verteiler des Solarmoduls integriert sind.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claim 1, characterized that the cooling fins integrated in the distributor of the solar module. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Kühlrippen der Heatpipe so groß sind, dass es nicht erforderlich ist, einen speziell aufgeweiteten Kondensatorkopf auszubilden, sondern der obere Teil des evakuierten und mit einer Verdampferflüssigkeit gefüllten Wärmeträgerrohres direkt in die Heatpipe-Aufnahme hineinragt und damit den Kondensator bildet.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claim 1, characterized that the surfaces the cooling fins the heatpipe are so big that it is not necessary, a specially expanded condenser head form, but the upper part of the evacuated and with an evaporator liquid filled Heat transfer tube protrudes directly into the heat pipe receptacle and thus the capacitor forms. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Mantel so groß ausgebildet ist, dass es nicht erforderlich ist, einen speziell aufgeweiteten Kondensatorkopf auszubilden, sondern der obere Teil des evakuierten und mit einer Verdampferflüssigkeit teilweise gefüllten Wärmeträgerrohres direkt in den Wärmeübertragungsmantel hineinragt und die Einheit aus dem oberen Teil des Wärmeträgerrohres dem Kondensationsbereich, und dem Mantel den Kondensatorkopf bildet.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claim 2, characterized that said coat is so large is that it does not require a specially dilated Condenser head form, but the upper part of the evacuated and with an evaporator liquid partially filled Heat transfer tube directly into the heat transfer jacket protrudes and the unit from the upper part of the heat transfer tube the condensation region, and the jacket forms the condenser head. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Ansprüchen 2 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel massiv aus Kupfer oder Aluminium ausgeführt wird.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claims 2 and 5, characterized that the jacket is made of solid copper or aluminum. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Ansprüchen 2 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus Kupfer oder Aluminium Aussparungen erhält, die dem Mantel eine speichenradähnliche Form geben.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claims 2 and 5, characterized that the sheath of copper or aluminum receives recesses, the the coat a spokes wheel-like Shaping. Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Heatpipekondensators nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer „nassen" Anbindung ein mit einer großen Oberfläche zum Beispiel mit Kühlrippen ausgestatteten Körper sich im Verteiler befindet und dass in diesem Körper der Kondensator der Heatpipe eingeschoben wird.Device for heat transfer A heatpipe condenser according to claim 1, characterized that in the case of a "wet" connection with a a big one surface equipped with cooling fins, for example body is in the distributor and that in this body the condenser of the heat pipe is inserted. Heatpipe-Wärmeübertragung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator aus dem Wärmeträgerrohr gebildet ist.Heat pipe heat transfer according to claim 8, characterized in that the capacitor from the Heat transfer tube is formed. Heatpipe-Wärmeübertragung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper so gestaltet ist, dass er gleichzeitig mehrere Heatpipes aufnehmen kann.Heat pipe heat transfer according to claim 1, characterized in that the heat sink so is designed to simultaneously record several heat pipes can.
DE202007014238U 2007-10-11 2007-10-11 Device for heat transfer of a heatpipe condenser Expired - Lifetime DE202007014238U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202007014238U DE202007014238U1 (en) 2007-10-11 2007-10-11 Device for heat transfer of a heatpipe condenser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202007014238U DE202007014238U1 (en) 2007-10-11 2007-10-11 Device for heat transfer of a heatpipe condenser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202007014238U1 true DE202007014238U1 (en) 2008-02-07

Family

ID=39047320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202007014238U Expired - Lifetime DE202007014238U1 (en) 2007-10-11 2007-10-11 Device for heat transfer of a heatpipe condenser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202007014238U1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269394A (en) * 2011-04-25 2011-12-07 海宁伊满阁太阳能科技有限公司 Transverse vacuum heat collecting pipe solar steam generating method and device
DE102011076421A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg Device for heat transfer
DE202013000755U1 (en) * 2013-01-25 2014-04-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Solar flat collector and solar thermal system
DE102012111789A1 (en) 2012-12-05 2014-06-05 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Solar tube collector
DE102014105680B3 (en) * 2014-04-23 2015-05-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Heat transfer device. Solar collector and heat pipe
DE102014003259A1 (en) * 2014-03-12 2015-10-01 Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg Solar compact siphon
DE102019008575A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-10 Eugeniusz Stepniewski Hybrid solar collector for roofing

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269394A (en) * 2011-04-25 2011-12-07 海宁伊满阁太阳能科技有限公司 Transverse vacuum heat collecting pipe solar steam generating method and device
CN102269394B (en) * 2011-04-25 2014-06-04 海宁伊满阁太阳能科技有限公司 Transverse vacuum heat collecting pipe solar steam generating method and device
DE102011076421A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg Device for heat transfer
DE102012111789A1 (en) 2012-12-05 2014-06-05 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Solar tube collector
EP2741025A1 (en) 2012-12-05 2014-06-11 Viessmann Werke GmbH & Co. Kg Solar tube collector
DE202013000755U1 (en) * 2013-01-25 2014-04-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Solar flat collector and solar thermal system
DE102014003259A1 (en) * 2014-03-12 2015-10-01 Narva Lichtquellen Gmbh + Co. Kg Solar compact siphon
DE102014105680B3 (en) * 2014-04-23 2015-05-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Heat transfer device. Solar collector and heat pipe
WO2015162077A1 (en) 2014-04-23 2015-10-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Heat-transfer device, solar collector, and heat pipe
DE102019008575A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-10 Eugeniusz Stepniewski Hybrid solar collector for roofing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE202007014238U1 (en) Device for heat transfer of a heatpipe condenser
US4127105A (en) Isothermal process solar collector panel
CN100420912C (en) Combined capillary structure for heat transfer assembly
CN101403578A (en) Plate-shaped heat pipe and its processing technique
DE202007003441U1 (en) Tubular collector with variable thermal conductivity of the coaxial tubes
DE10251446B4 (en) Cooling arrangement for light-bundling photovoltaic systems
CN101270961A (en) Loop circuit heat pipe condenser
WO2010028818A2 (en) Solar flat collector
DE202008007647U1 (en) Heat pipe for heat transfer in solar thermal energy
WO2013092394A2 (en) Device for directly generating electrical energy from thermal energy
DE3025826A1 (en) COLLECTOR FOR SOLAR ENERGY
DE2926960A1 (en) HEAT EXCHANGER COMBINED WITH HEAT STORAGE
DE2603506A1 (en) AREA SOLAR ENERGY COLLECTORS WITH ABSORBER PLATES MADE OF SOLID GLASS FIBER
WO2009080305A2 (en) Method and device for generating electric energy
DE3327938A1 (en) SOLAR PANEL
DE2804411A1 (en) SOLAR PANEL WITH AN EVAPORATION CONDENSATION SYSTEM
EP2527761A2 (en) Heat transfer device
CN1300541C (en) Heat transfer enhancing structure for flat plate heat pipe
DE202009006495U1 (en) Heat pipe condenser and heat transfer device
EP2813782A1 (en) Deactivable solar collector
DE102008027773A1 (en) Exhaust heat recovery device
DE3002098A1 (en) IC engine with forced lubrication - has pipe transferring heat from exhaust to oil to warm up quickly
WO2010028819A2 (en) Solar collector comprising a thermal pipe with a capacitor
DE102004023037A1 (en) Ribbed heat sink structure for cooling computer etc., has heat conducting medium in passages in baseplate, and radiating fins
CN220689866U (en) Heat pipe structure and heat exchange equipment

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20080313

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20111022

R157 Lapse of ip right after 6 years

Effective date: 20140501