專利名稱：熱管真空管太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管真空管太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
目前在太陽能集熱器中所應(yīng)用的熱管均為重力熱管且在使用中均為傾斜放置。在傾角非常小的斜屋頂，陽臺(tái)欄板等處為了美觀需要太陽集熱器緊貼斜屋頂或陽臺(tái)欄板。在這些特殊地方安裝的太陽熱管集熱管或者由于傾角太小造成冬季接受陽光減少導(dǎo)致性能下降，或者傾角過大(90°)造成夏季熱性能大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服了上述缺陷的水平放置的太陽能重力熱管集熱器，它在冬季和夏季都不會(huì)使性能下降。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種熱管水平放置的熱管真空管集熱器，它主要由數(shù)根具有冷凝段和蒸發(fā)段并充有一定液態(tài)介質(zhì)的重力熱管、數(shù)根玻璃真空管和1個(gè)集管組成，重力熱管和玻璃真空管基本上水平放置。
熱管的冷凝段可略高于熱管的蒸發(fā)段，蒸發(fā)段保持水平。
熱管的冷凝段和蒸發(fā)段內(nèi)徑可相同，充液量可大于蒸發(fā)段容積的10％。
另外，冷凝段內(nèi)徑可大于蒸發(fā)段內(nèi)徑，充液量可大于熱管水平放置時(shí)冷凝段內(nèi)無法回流的液量與蒸發(fā)段容積的10％之和。
熱管的內(nèi)徑可大于9mm，但最好為12-15mm。
本發(fā)明的熱管可以是單層玻璃真空管內(nèi)插入熱管，也可以是全玻璃真空管內(nèi)插入熱管。水平單玻璃熱管真空管可以旋轉(zhuǎn)玻璃管使其中的熱管吸熱面任意與水平面成為所需的最佳角度而不受斜屋頂?shù)慕嵌然蜿柵_(tái)欄板垂直面的影響。水平全玻璃真空管熱管吸熱面為圓柱形，因此吸熱面接受的陽光面積幾乎不隨季節(jié)變化。重力熱管是依靠重力將在冷凝段的液體工質(zhì)落到下面的蒸發(fā)段，因此重力熱管一般需要傾斜放置，水平放置一般認(rèn)為由于無落差液態(tài)工質(zhì)很難從冷凝端回流到蒸發(fā)段而使性能大幅度下降無法正常運(yùn)行。目前太陽能熱管集熱器在水平放置的實(shí)驗(yàn)中也證明了這一點(diǎn)。水平放置的熱管可以通過在熱管內(nèi)增加吸液芯而達(dá)到液態(tài)工質(zhì)回流的目的。但是它制作復(fù)雜，成本高。本人通過理論分析和無數(shù)次實(shí)驗(yàn)尋找出了在太陽能應(yīng)用中的重力熱管水平放置與垂直放置熱性能基本相同的方法。水平重力熱管只要管內(nèi)徑足夠大，冷凝段的液態(tài)工質(zhì)仍能通過微小的內(nèi)徑落差回流到蒸發(fā)段，而熱管內(nèi)的工質(zhì)足夠多，就能保證蒸發(fā)段始終有液體被加熱蒸發(fā)而不會(huì)干涸。實(shí)驗(yàn)證明熱管內(nèi)徑＞9mm，充液量占蒸發(fā)段容積的10％以上，水平放置的重力熱管在太陽熱水器的應(yīng)用中就能夠基本達(dá)到垂直放置的熱性能。但是，在加熱功率非常大的情況下，如應(yīng)用于加熱爐余熱回收時(shí)，水平放置比垂直或傾斜放置的熱性能也會(huì)大幅度下降。這是由于水平位置的冷凝段液體回流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)段的液體蒸發(fā)。而太陽能的熱流密度很小，足以實(shí)現(xiàn)水平重力熱管內(nèi)工質(zhì)的冷凝與蒸發(fā)的良好循環(huán)。為了增加散熱面積，冷凝段的直徑可以大于蒸發(fā)段，但如果將其水平放置時(shí)，冷凝段要始終保存一些液態(tài)工質(zhì)而不能回流到蒸發(fā)段，因此在熱管充液時(shí)應(yīng)考慮在10％的基礎(chǔ)上增加這一部分的充液量。


下面將參照附圖詳細(xì)說明發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例熱管真空管水平放置的太陽集熱器的俯視圖；圖2是圖1中的A-A線的剖視圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的陽臺(tái)欄板式雙回路太陽熱水器的正視圖；圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的全玻璃真空管內(nèi)插熱管式太陽集熱器的系統(tǒng)示意圖；圖5是圖4中的B-B線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參見圖1和2，該圖是本發(fā)明第一實(shí)施例的熱管真空管水平放置的太陽集熱器。
本實(shí)施例由玻璃管1，帶肋片重力熱管2，集管3和保溫材料4組成。
玻璃管1及其內(nèi)的重力熱管2水平放置，而重力熱管2的肋片可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐木暥冗x擇與地面成一最佳角度。重力熱管2的蒸發(fā)段內(nèi)徑大于9mm，但考慮實(shí)際制作中熱管的直線性、安裝不穩(wěn)定性以及耗材的成本，內(nèi)徑最好在12mm至15mm之間。充入的工質(zhì)量大于蒸發(fā)段容積的10％，但充液量不能過高，否則會(huì)使冷凝段積液過多影響散熱。充液量最好占蒸發(fā)段容積的10％至30％。熱管的冷凝段插入垂直焊接在集管3上的管子內(nèi)，這樣水平熱管真空管就可以將太陽能熱量傳送到集管3內(nèi)的液體。
現(xiàn)在參見圖3，4和5描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
本實(shí)施例由全玻璃真空管1，帶圓形肋片的重力熱管2，集管3，循環(huán)管4，換熱器5，儲(chǔ)水箱6組成。數(shù)根插入帶圓形肋片的重力熱管2的全玻璃真空管垂直方向并排水平放置，可掛在陽臺(tái)欄板上，熱管2的冷凝段向上形成一個(gè)Z型彎后插入垂直焊接在集管3上的管子內(nèi)。熱管2的蒸發(fā)段內(nèi)徑大于9mm，但最好在12mm至15mm之間。為了提高散熱面積，冷凝段內(nèi)徑要大于蒸發(fā)段內(nèi)徑，因此，在冷凝段會(huì)始終保存一部分液態(tài)工質(zhì)，而不能回流到蒸發(fā)段，所以充液量應(yīng)大于這部分液態(tài)工質(zhì)加上蒸發(fā)段容積的10％。集管3、循環(huán)管4與儲(chǔ)水箱中的換熱器5連接形成一次回路，全玻璃真空管中的熱管接收太陽能并傳到集管3中的工質(zhì)內(nèi)，利用熱虹吸的動(dòng)力在以此回路中循環(huán)，通過換熱器5將熱量傳給儲(chǔ)水箱6中的水。
權(quán)利要求
1.一種熱管水平放置的熱管真空管集熱器，它主要由數(shù)根具有冷凝段和蒸發(fā)段并充有一定液態(tài)介質(zhì)的重力熱管、數(shù)根玻璃真空管和1個(gè)集管組成，其特征是重力熱管和玻璃真空管基本上水平放置。
2.如權(quán)利要求1所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的冷凝段略高于熱管的蒸發(fā)段，蒸發(fā)段保持水平。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱管真空管集熱器，其特征在于冷凝段和蒸發(fā)段內(nèi)徑相同，充液量大于蒸發(fā)段容積的10％。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熱管真空管集熱器，其特征在于冷凝段內(nèi)徑大于蒸發(fā)段內(nèi)徑，充液量大于熱管基本上水平放置時(shí)冷凝段內(nèi)無法回流的液量與蒸發(fā)段容積的10％之和。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑大于9mm。
6.如權(quán)利要求3所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑大于9mm。
7.如權(quán)利要求4所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑大于9mm。
8.如權(quán)利要求5所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑為12-15mm。
9.如權(quán)利要求6所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑為12-15mm。
10.如權(quán)利要求7所述的熱管真空管集熱器，其特征在于熱管的內(nèi)徑為12-15mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱管水平放置的熱管真空管集熱器，它主要由數(shù)根重力熱管、數(shù)根玻璃真空管和1個(gè)集管組成，它的重力熱管和玻璃真空管水平放置。這種熱水器安裝在水平面上，或安裝在垂直面上(如陽臺(tái)欄板)時(shí)，都不會(huì)影響它接收太陽光的能量，是與建筑有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)F24J2/32GK1514184SQ0314968
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者孫士明 申請(qǐng)人:孫士明