平板型振荡流热管太阳能集热器制造技术

一种平板型振荡流热管太阳能集热器，包括集热器外壳、振荡流热管、太阳能吸热板、真空玻璃盖板、循环水箱，振荡流热管的冷凝段处于所述循环水箱中，振荡流热管的加热段通过导热硅胶与所述太阳能吸热板相连，多个相同的振荡流热管布置成平板型，在振荡流热管的吸热段上方布置真空玻璃盖板，并与述热器外壳密封严密。本实用新型专利技术通过内部工质的相变及快速振荡，高效的将太阳能转化为热能并进行传递，克服了传统集热器传热效率不高的缺陷。

Flat-plate oscillating flow heat pipe solar collector

【技术实现步骤摘要】
平板型振荡流热管太阳能集热器
本技术涉及太阳能光热设备领域，特别地涉及一种平板型振荡流热管太阳能集热器。
技术介绍
随着我国居民生活水平的提高，城市建筑面积加大，城市生活热水的需求量激增。然而土地使用的紧迫性以及国家节能减排任务的要求使得对传统能源过度依赖不可持续。这就促进了可再生能源特别是太阳能资源的分布式利用的发展。太阳能集热设备的出现可以在一定程度上解决上述问题：平板型太阳能集热装置具有结构接单，价格低廉，安装方便等特点，可以较好的与建筑物形成一体化结构，在国际上获得了广泛的采用。然而，受到高温段的热效率较低、表面热损和流动阻力损失、及抗冻性能差等缺陷的影响，传统的板式太阳能集热器不能很好的适应我国的高密度居住环境。技术专利内容为了克服传统平板式太阳能集热器集热效率低、流动损失大及抗冻性能差等缺陷，本技术专利提出了一种采用了振荡流热管技术的太阳能集热装置。利用振荡流热管中加热段和冷凝段中的液体不断蒸发、凝结，形成工质的往复流动，将太阳能高效地转化为工质的热能。由于热管内真空度高，在热管冷、热段之间有较大的压差，工质的流动阻力和沿程阻力都很小，液汽之间的相变快，热管内汽液柱塞交错分布，在热管内不停的往复振荡运行，实现了热量的高效传递，进而到达了提高集热器集热效率的目的。本技术提出一种平板型振荡流热管太阳能集热器，包括集热器外壳、振荡流热管、太阳能吸热板、真空玻璃盖板、循环水箱，其特征在于：振荡流热管的冷凝段处于循环水箱中，振荡流热管的加热段通过导热硅胶与太阳能吸热板相连，多个相同的振荡流热管布置成平板型，在热管的吸热段上方布置真空玻璃盖板，并与集热器外壳密封严密。太阳能吸热板为吸热铜片。真空玻璃盖板为双层真空玻璃盖板。在振荡流热管与集热器外壳之间形成有保温材料。保温材料为聚氨酯发泡材料。振荡流热管总长度为1200mm，其中加热段长度为1000mm，冷凝段长度为100mm。振荡流热管由紫铜毛细管制成。振荡流热管的弯头数为16个。所使用的工质为高纯度的蒸馏水，充液率为50％，充液率误差在±2％范围内。在振荡流热管的吸热段装有薄铜片翅片式太阳能吸热板。在薄铜片上镀有选择性吸收涂层。吸收涂层的吸收率超过0.9。在振荡流热管的吸热段的末端安装孔板以连接至循环水箱，热管的冷凝段处于循环水箱中。每一个振荡流热管和对应的循环水箱做成一个集热模块，每一个模块循环水箱设置有连接法兰。水箱采用不锈钢材料。多台平板式集热器可通过串并联形成高效太阳能集热网络。水箱及集热器本体同外界接触的裸露部分使用聚氨酯发泡材料进行紧密包裹。本技术专利的有益效果是，本技术专利集热设备采用振荡流热管及相关辅助设备对太阳能进行吸收，通过内部工质的相变及快速振荡，高效的将太阳能转化为热能并进行传递，克服了传统集热器传热效率不高的缺陷。由于振荡流热管管内真空度高，热管内工质的沿程阻力和流动损失少，可以实现热量的快速传递。平板式的集热器结构以及带有弯头的振荡流热管设计有效的减少了集热装置对于空间的依赖，而双层管真空玻璃盖板的加入更是提高了振荡流热管集热装置的耐用性，并进一步减少热量的向环境的散失。集热器和循环水之间是干性连接，具有较高的承压能力，既提高了设备的抗冻性能，又增强集热器的耐用性。集热器整体性布置，集热器周边用绝热材料进行填充可以降低能量的散失，提高整体集热效率。附图说明图1为本技术的平板型振荡流热管太阳能集热器整体效果图；图2为平板式振荡流热管的结构图；图3(a)和图3(b)为热管模块及其连接图；图4为本技术平板型振荡流热管太阳能集热器集热效率测试系统图。附图标记表示的部件说明：1-集热器外壳，2-振荡流热管，3-太阳能吸热板，4-真空玻璃盖板，5-保温材料，6-集热器本体，7-混流器，8-混流器，9-数据采集系统，10-排气阀，11-加热/冷却器，12-循环水泵，13-阀门，14-辐射仪，15-周围环境气象台，16-环境冷水，17-流量计。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。一种平板型振荡流热管太阳能集热器，如图1所示，包括集热器外壳1、振荡流热管2、太阳能吸热板3、真空玻璃盖板4、循环水箱(未示出)。振荡流热管2的冷凝段处于循环水箱中，振荡流热管2的加热段通过导热硅胶与太阳能吸热板3相连，多个相同的振荡流热管2布置成平板型，在热管的吸热段上方布置真空玻璃盖板4，并与集热器外壳1密封严密。太阳能吸热板3优选为吸热铜片。真空玻璃盖板4优选为双层真空玻璃盖板。在振荡流热管2与集热器外壳之间形成有保温材料5，优选聚氨酯发泡材料。优选由四个振荡流热管2布置成平板型。上述形成的平板型振荡流热管太阳能集热器，其振荡流热管总长度为1200mm，其中加热段长度为1000mm，冷凝段长度为100mm。振荡流热管2优选由紫铜毛细管制成，其外径5mm，内径3mm，热管的弯头数为16个，管路展开总长度19.231m，如图2和3(a)、3(b)所示。多弯头及蛇形的布置在有限集热面积里增大了热管吸热段的受热面积，进而提高了集热器的热效率。所使用的工质为高纯度的蒸馏水，充液率为50％，充液率误差在±2％范围内。使用该充液率的热管，热管内汽液柱塞交错分布均匀，因而管内振荡运行效果明显，热管内工质通过汽液快速相变的汽化潜热交换提高换热量，进而实现热管的高效传热。在吸热段装有薄铜片翅片式太阳能吸热片，并在铜片上镀有选择性吸收涂层，吸收率超过0.9，可以增强对太阳辐射的吸收。在振荡流热管2的吸热段的末端安装孔板以连接至循环水箱，热管的冷凝段处于循环水箱中。每一个热管和对应的循环水箱做成一个集热模块，每一个模块循环水箱设置有连接法兰，可以根据集热面积需要，快速进行组装。循环水箱采用不锈钢材料，厚度为0.3mm，理论承压0.6MPa，较强的承压能力能保证集热器长期稳定的运行，同时还可以与多块集热器组成太阳能集热组。循环水箱采用不锈钢材料便于清洗，解决了集热器长期运行后的结垢问题，供水品质高。多台平板式集热器可通过串并联形成高效太阳能集热网络，可以提高单位面积里太阳能的利用效率。水箱及集热器本体同外界接触的裸露部分使用聚氨酯发泡材料进行紧密包裹，可以防止热能的散失，提高换热效率。上述的平板型振荡流热管太阳能集热器，设计为紧凑型的板式换热器结构，既外形美观，对安装条件、场地的限制少。此外，由于振荡流热管可加工成模块组件，可根据集热面积和集热能力的要求，灵活增添或减少振荡流热管组件的数量，快速组装成不同尺寸的集热器。由于集热部分和循环水之间是干性连接，同时由于振荡流热管具有单向热传导性，可以大大降低集热器向环境的热量散失，在保证了供水品质的同时，解决了集热器的抗冻能力差的问题。对于本技术专利的本平板式振荡流热管集热器性能进行测试，测试系统如图4所示，包括封闭的集热器本体6(振荡流热管及其辅助结构)、循环水箱、混流器7和8、数据采集系统9、循环系统。在振荡流热管2的吸热段设置太阳能吸热板3，振荡流热管2的冷凝段设置循环水箱，太阳能通过振荡流热管2由吸热板快速的传递至循环水箱中的水。循环水箱的出口设置有混流器7、排气阀10，通过管路和加热/冷却器11连接。循环水箱的出口设置循环水泵12，之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平板型振荡流热管太阳能集热器，包括集热器外壳、振荡流热管、太阳能吸热板、真空玻璃盖板、循环水箱，其特征在于：所述振荡流热管的冷凝段处于所述循环水箱中，所述振荡流热管的加热段通过导热硅胶与所述太阳能吸热板相连，多个相同的振荡流热管布置成平板型，在所述振荡流热管的吸热段上方布置所述真空玻璃盖板，并与所述集热器外壳密封严密。

【技术特征摘要】
1.一种平板型振荡流热管太阳能集热器，包括集热器外壳、振荡流热管、太阳能吸热板、真空玻璃盖板、循环水箱，其特征在于：所述振荡流热管的冷凝段处于所述循环水箱中，所述振荡流热管的加热段通过导热硅胶与所述太阳能吸热板相连，多个相同的振荡流热管布置成平板型，在所述振荡流热管的吸热段上方布置所述真空玻璃盖板，并与所述集热器外壳密封严密。2.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能吸热板为吸热铜片。3.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述真空玻璃盖板为双层真空玻璃盖板。4.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：在所述振荡流热管与所述集热器外壳之间形成有保温材料。5.根据权利要求4所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述保温材料为聚氨酯发泡材料。6.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述振荡流热管总长度为1200mm，其中所述加热段长度为1000mm，所述冷凝段长度为100mm。7.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述振荡流热管由紫铜毛细管制成。8.根据权利要求1所述的一种平板型振荡流热管太阳能集热器，其特征在于：所述振荡流热管的弯头数为16个。9.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宇航，高超，杜小泽，冼海珍，赵鹏翔，
申请(专利权)人：国网节能服务有限公司，华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11