本发明专利技术涉及一种热超导装置，特别是涉及一种三维螺旋冷凝结构（纳米）脉动热超导装置。本发明专利技术冷却管芯的外表面上螺旋缠绕有冷凝管形成至少一个三维冷凝段，每个三维冷凝段两端分别与蒸发管相连形成相互连通的，由三维冷凝段和蒸发管组合形成的三维平面蛇形管网内充有工质。本发明专利技术在冷却管芯上螺旋缠绕有冷凝管，通过向冷却管芯内流通冷却循环流体，移走蛇形蒸发管蒸发段传输过来的热量，达到传热效率可调，增加了输入热量的利用率，可以增加传热面积，起到增加传热效率的作用。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种新型三维冷凝结构纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器装置，属于新型能源、节能环保领域，用于中高温太阳能综合利用。技术背景长期以来，我国的能源消耗结构以煤炭、石油和天然气为主。煤炭资源的过度开采使用，以及中国经济发展过度依赖化石能源必将会影响我国未来的能源安全，同时化石能源的开发与利用也会直接对环境造成巨大的影响。在中国工业化进程中，能源始终是制约我国经济持续增长的瓶颈，因此节能减排逐渐成为宏观调控中能源开发利用的核心概念。改革开放30多年以来，随着能源市场化改革不断推进，能源工业进一步对外开放和国家对能源投入的增加，使得能源对经济社会发展的制约作用得到很大缓解。然而，21世纪以来，能源供求形势发生了新的变化，工业化和城市化的快速推进，导致高能耗行业的过快发展，能源消耗呈现高增长态势，在加速消耗常规化石能源的同时，对生态环境也造成了严重破坏。面对这种严峻形势，我国应着眼于能源发展战略与生态文明建设并举，大力推进节能减排和利用清洁可再生能源。利用可再生能源和节约能源是我国可持续发展的一项长远发展战略，也是我国的基本国策。经过几十年的发展，特别是在“十二五”期间，我国可再生能源的开发和利用取得了长足的发展。整体上，我国新能源开发已经步入了快速发展期，从技术、装备到产业化都已有了相当的积累，为今后的大规模应用打下了良好的基础。目前中国新能源利用率低，需要根据不同矿种的产业发展程度，在其产业化初期通过政府政策鼓励加速产业化进程。政府通过正确引导，促使各大能源企业加大投资力度，使新能源得到有效开发，实现中国能源生产的长期可持续发展。高可靠性、低成本的中高温太阳能集热装置是太阳能高端利用装备的基础，不仅能够拓展太阳能利用范围，而且还能实现太阳能的高效和综合利用，为我国节能减排和可再生能源利用做出贡献。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。目前，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能综合利用符合低碳经济的发展，是可持续、节能减排产品，是可再生能源行业发展的机遇。太阳能产业规模巨大，市场发展具有极大的潜力。中国政府在“十三五”规划中将大力支持太阳能行业的发展，并出台一系列政策，尤其是太阳能光热利用高端装备，为建设资源节约型、环境友好型社会，增强可持续发展能力。尽管太阳能行业的前景非常光明，具体到关键核心技术和装备，与国外水平还有一定的差距。目前，在中高温集热器方面，成本、可靠性、适应性、运行维护费以及二次环保等问题，是制约太阳能行业发展的瓶颈。目前太阳能中高温集热技术主要包括槽式聚焦集热器、塔式聚焦集热器、碟式聚焦集热器、线性菲涅尔集热器以及CPC等。这些集热器制造成本高、需要配合定日跟踪系统、运行和维护费用高、安装水平要求高，这些因素都使得其应用推广受到了极大的限制，尤其在综合应用和多样化利用方面，更是难以推广。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够提高低品位太阳能能源利用效率，达到高效和广泛利用低品位太阳能的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器。本专利技术目的通过下列方式实现：本专利技术包括：热循环核芯管、冷凝管、蒸发管，包括：集热循环核芯管、冷凝管、蒸发管，所述冷凝管螺旋缠绕于集热循环核芯管上形成至少一段三维螺旋型冷凝管，三维螺旋型冷凝管两端分别与蒸发管的两端相连形成相互连通的三维平面蛇形管网，三维平面蛇形管网内充有工质。所述螺旋型冷凝管在集热循环核芯管上至少设置一节，每节三维螺旋型冷凝管尾端或首端与蒸发管首端或尾端相连接形成相互连通的三维平面蛇形管网接。三维平面蛇形管网可以是首尾相连形成闭合回路，也可以是两头封死的开放式结构。螺旋型冷凝管由不锈钢、低碳钢、铝合金或铜质材料螺旋缠绕而成，通过压紧、焊接紧密贴敷于集热循环核心管上。所述集热循环核心管与冷凝管之间设有翅片延展接触面积。所述蒸发管上设有黑体多孔金属吸收器，所述蒸发管中心线与黑体多孔金属吸收器中心线重合。本专利技术还包括：CPC聚焦器，所述CPC聚焦器的聚焦线与圆形黑体多孔金属吸收器中心线重合。所述集热循环核心管的管芯两端分别设有波纹膨胀节，集热管芯内设有强化传热翅片。所述蒸发管为中间为U形管，U形蒸发管尾端与一个螺旋型冷凝管的首端连接，螺旋型冷凝管的尾端与另一U形管首端连接形成相互连通形成的平面蛇形网。所述工质采用超纯水、甲醇、乙醇、丙酮、R134a或R22纯物质，或在上述单一流体中添加金纳米颗粒、碳纳米管、铝纳米颗粒、铜或陶瓷纳米颗粒和均相悬浮剂形成的纳米流体，按体积比添加的纳米颗粒量占流体总量的1-15%，并在真空状态下，在三维蛇形管网中充入占管网体积30%-60%的工质，在三维蛇形管网内形成气液固三相共存工质。本专利技术针对低品位太阳能利用中的总回收利用率低、可靠性差、应用范围窄等问题，将热超导技术和低倍数CPC集热技术进行有机整合，以期提高低品位太阳能的有效利用，达到高效和广泛利用低品位太阳能的目的。本专利技术优点如下：1、三维冷凝结构脉动热超导管（板）的螺旋冷凝段结构。通过向热循环核芯管内通冷却循环工质对装置进行冷却。改变了脉动热管的传统结构。2、螺旋冷凝段结构的螺旋圈数。通过在热循环核芯管外部螺旋缠绕不同圈数的螺旋冷凝管，达到传热效率可调、减小传热面积的目的，改变了传统脉动热管的冷凝管效率单一、空间占用大的缺点。3、增加CPC聚焦器。通过增加CPC聚焦器，使得没有被利用的太阳能聚焦到黑体多孔金属材料中，利用黑体多孔材料对光线的吸收性能和高热传递性能，进而对蛇形蒸发管进行均匀加热，增加了太阳能利用率和集热器效率。4、螺旋冷凝段结构和热循环核芯管通过压紧和增加翅片的方式进行连接。通过螺旋缠绕和压紧的方式将冷凝管和热循环核芯管进行连接，再在螺旋冷凝管和热循环核芯管之间通过翅片的方式进行连接，即可以增加螺旋冷凝段和热循环核芯管之间的传热通量，又可以增加传热面积，起到增加传热效率的作用。本专利技术主要具有以下特点：（1）三维纳米脉动热超导CPC太阳能集热器可以在不同的安装角度下启动运行；（2）三维纳米脉动热超导CPC太阳能集热器间接换热，可以用不同材质组合而成，不仅可以降低制造成本，而且可以增加使用寿命；（3）三维纳米脉动热超导CPC太阳能集热器采用三维多螺旋结构冷凝管以及纳米流体工质，显著降低装置总热阻，从而提高能源利用效率和品质；（4）与CPC聚焦技术有机结合，提高太阳能集热温度；（5）采用独特设计的圆形黑体多孔金属吸收器，控制孔隙率、孔径和孔的形状，可使太阳能吸收率近似100%；（6）装置结构简单，体积小，制造成本低，传热效率高，可靠性好，是太阳能中高温利用技术的突破；（7）安装简单方便，角度任意选择；（8）使用范围宽广，中高温太阳能集热器可用于太阳能锅炉、太阳能热发电、太阳能烘干干燥、海水淡化等高端用途。附图说明图1为本专利技术俯视图示意图；图2为图1的侧视图；图3为图1的正视图；图4为图1的后视图本文档来自技高网...
【技术保护点】
三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，包括：集热循环核芯管（1）、冷凝管（2）、蒸发管（3），其特征在于，所述冷凝管螺旋缠绕于集热循环核芯管（1）上形成至少一段三维螺旋型冷凝管（2），三维螺旋型冷凝管（2）两端分别与蒸发管（3）的两端相连形成相互连通的三维平面蛇形管网，三维平面蛇形管网内充有工质。
【技术特征摘要】
1.三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，包括：集热循环核芯管（1）、冷凝管（2）、蒸发管（3），其特征在于，所述冷凝管螺旋缠绕于集热循环核芯管（1）上形成至少一段三维螺旋型冷凝管（2），三维螺旋型冷凝管（2）两端分别与蒸发管（3）的两端相连形成相互连通的三维平面蛇形管网，三维平面蛇形管网内充有工质。
2.根据权利要求1所述的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，其特征在于，所螺旋型冷凝管（2）在集热循环核芯管（1）上至少设置一节，每节三维螺旋型冷凝管（2）尾端或首端与蒸发管（3）首端或尾端相连接形成相互连通的三维平面蛇形管网接。
3.根据权利要求1或2所述的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，其特征在于，三维平面蛇形管网可以是首尾相连形成闭合回路，也可以是两头封死的开放式结构。
4.根据权利要求1或2所述的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，其特征在于，螺旋型冷凝管（2）由不锈钢、低碳钢、铝合金或铜质材料螺旋缠绕而成，通过压紧、焊接等手段紧密贴敷于集热循环核心管（1）上。
5.根据权利要求4所述的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，其特征在于，根据权利要求1所述的三维纳米脉动热超导CPC中高温太阳能集热器，其特征在于，所述集热循环核心管（1）与冷凝管（2）之间设有翅片延展接触面积。
6.根据权利要求1所述的三维纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚雄，
申请(专利权)人：内蒙古博特科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15
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