低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件制造技术

低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，由罩玻璃管和内玻璃管同心嵌套布置封接制成，内玻璃管自封接处向前伸出内部抽真空灌装工质后封离制成一支热管，其特征是玻璃热管热端内部含有环形贮液槽状物。低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，由一支全玻璃真空集热管与插入其内玻璃管内腔的插入式玻璃热管低热阻连接制成，其特征是插入式玻璃热热端管内部含有环形贮液槽状物。环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为玻璃热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间。本实用新型专利技术使集热元件在冬季的热管启动时间从原来光管的140多分钟缩短到20多分钟，并且不增加工质充装量确保空晒时集热元件的安全。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

 本技术涉及低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件。
技术介绍
热管真空集热管制造的太阳能热水器具有管内无水能效比高、符合卫生饮用水标准、单管损坏照样工作等优点。因此。管内无水的太阳能真空热水器将有可能占领越来越多的市场份额。现有一种工作量充装很少的全玻璃热管真空集热管太阳能热水器，热管内壁采用光管结构、热管真空集热管倾斜约45度安装。在非换热状态下，可以观察到热管底部有液态工质集聚。对其进行与管内存水的全玻璃真空集热管太阳能热水器对照试验，发现热管太阳能热水器的升温情况先慢后快。判断是热管启动过程过长，在热管启动阶段，热管集热产品不能满功率运行因而升温慢，热管启动之后热管集热装置满功率运行因而升温快。考察全玻璃热管真空集热管的热管启动：由于集聚于热管底部的工质通常因为被吸气剂形成的镜面遮光其温度上升缓慢，使得这些液态工质不能迅速参与两相流换热循环。同时，由于热管热端内部其他部位的温度虽高但在很长一段时间内处于干涸状态而不能对集热做贡献。以后依靠靠近底部的玻璃热管管壁传热逐渐使液态工质汽化并循环参与两相流换热，热管完成启动过程进入正常工作状态。问题是在冬季，热管的启动过程可能持续两小时以上，这使得某些玻璃热管集热管的表现不能明显比管内存水的全玻璃真空集热管好，热管的优势没能充分发挥。玻璃表面不适合加工细槽以形成更大的毛细升力。采用在玻璃热管内表面布置具有足够大面积的芯网，虽然可利用毛细作用解决热管启动过程过长的问题，但会使成本较大增加，更严重的是还会因内部充装工质较多、使空晒时蒸汽压过高而造成炸管事故的风险大大增加。譬如工质充装量/热管容积率从2毫升/1000毫升时的0.2%提高到5毫升/1000毫升时的0.5%，最高饱和蒸汽压从140℃的约3.7个大气压增加至180℃的约10个大气压，但热管内部从140℃约3.7个大气压的最高蒸汽压继续升温至180℃时内部压力仅有4个大气压左右。由于玻璃耐压能力有限，所以，既要设法抬高热管启动时的液态工质位置高度加快启动，又要在热管工作时尽可能少的截留液态工质以减少工质充装量。中国专利技术专利200410012193.9防爆太阳能全玻璃真空集热管，披露了一种防爆太阳能全玻璃真空集热管，其热管中液态工质充装量为0.1～0.5％V，其中V为热管内的容积。使其达到某一临界温度时全部转化为汽相，当温度继续升高时，压力按照汽相的规律升高，从而大幅度的降低了高温状态下热管内的工作压力……。同时，在热管中增设吸附材料，以保证热管再次快速起动。但该专利技术专利在热管中包括热管蒸发段中部设置的吸附材料吸持工质加速热管启动这一方式仍会带来增加工质充装量和空晒时内部压力或者启动仍然较慢的问题。假定：原来设定内玻璃管内径4.4毫米、罩玻璃管外径58毫米、长2米的全玻璃真空热管集热管的内部压力上限为4个大气压、空晒最高温度230℃、水作工质，计算可得内玻璃管容积约3升。查水蒸汽的饱和蒸汽压表可知：135℃时刚好全部工质汽化的工质充装量，其饱和蒸汽压为3.2个大气压且在最高空晒温度230℃时，内部压力达到4个大气压即等于内玻璃管内部压力极限。并可查得135℃时蒸汽的质量容积比为1.7毫升/升。该集热管的工质充装量为3升*1.7毫升/升=5.1毫升。（5.1毫升工质对于现有的集热管来说偏少，在热端下部会出现干涸，但这个问题这里不做展开）。此时，为了加速热管启动而在热管内部中部设置吸液材料。假定所增加的吸液材料在热管正常工作时提吸持有了总共1.5毫升工质，并且因此加剧热管内部热端干涸现象，干涸的热端不参与换热使集热管的效率大打折扣。为了避免因热端干涸带来的集热量损失。必须增加工质充装量来弥补热管工作时被吸液材料提吸持有的那部分工质。假设增加的工质充装量也是1.5毫升，则工质刚好全部汽化时的蒸汽的质量容积比从1.7毫升/升上升至2.2毫升/升，这时的最高饱和蒸汽压对应的临界温度从135℃上升至145℃；相应地，在最高空晒温度230℃时，热管内部压力从4个大气压增加到5个大气压。结论是：为了加速启动在热管热端中部增加吸液材料并增加工质充装量，在最高空晒温度下，集热管内部的压力会超过原先设定的压力从4个大气压增加至5个大气压超出25%；而不用吸液材料热管启动过程要延长两小时相当于冬季减少日集热量35%。还有，吸附材料仅仅吸持1.5毫升工质仍然很不够。
技术实现思路
本技术的目的是要提供低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件。本技术解决其技术问题的技术方案之一：用一支全玻璃真空集热管与插入其内玻璃管内腔的插入式玻璃热管配合或者低热阻连接，制成一支低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件。所述插入式玻璃热管太阳能集热元件垂直或者倾斜安装，所述玻璃热管倾斜布置依靠重力工作。插入式玻璃热管热端内部设置环形贮液槽状物，环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为插入式玻璃热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间；环形贮液槽状物离插入式玻璃热管底端的间隔距离大于40毫米小于插入式玻璃热管热端总长度的20%；环形贮液槽状物离尾端吸气剂镜面上沿口的间隔距离大于20毫米。还可以令全玻璃真空集热管的内玻璃管相对罩玻璃管偏心布置并且内玻璃管与制作于罩玻璃管上的半圆镜面聚光连接或者，内玻璃管与一个配合连于接罩玻璃管上的附加半圆镜面聚光连接。本技术解决其技术问题的技术方案之二：用罩玻璃管和内玻璃管同心嵌套布置封接，制成一支低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，内玻璃管自封接处向前伸出并且内部抽真空灌装工质后封离制成一支热管，内玻璃管即玻璃热管的外表面制作吸收膜。所述玻璃热管太阳能集热元件垂直或者倾斜安装，所述玻璃热管倾斜布置依靠重力工作。玻璃热管热端内部设置环形贮液槽状物，环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间；环形贮液槽状物离热管底端的间隔距离大于40毫米小于热管热端总长度的20%；环形贮液槽状物离尾端吸气剂镜面上沿口的间隔距离大于20毫米。还可以令所述环形贮液槽状物为经过剪切的一段螺旋状物体，螺旋状物体前后端之间的圆周角大于等于400度；或者环形贮液槽状物为一个闭合的环形物体。还可以令环形贮液槽状物沿热管内壁圆周向布置，环形贮液槽状物的圆周角不到360度；在集热元件的内玻璃管吸收膜上或者在集热元件罩玻璃管上含有与环形贮液槽状物安装位置对应的标记或者窥孔。还可以令在太阳光曝射量700±50瓦/平方米、热管冷端外侧水温40±5℃、集热元件轴心线呈南北向倾斜布置并且其轴心线与入射阳光的夹角在90±20°范围内条件下：环形贮液槽状物持有液态工质的质量≤其最大液态工质持有量的25%。还可以令：环形贮液槽状物最大液态工质持有量≥4毫升；在太阳光曝射量700±50瓦/平方米、热管冷端外侧水温40±5℃、集热元件轴心线呈南北向倾斜布置并且其轴心线与入射阳光的夹角在90±20°范围内条件下，环形贮液槽状物持有液态工质的质量≤0.9毫升。本技术的有益效果：本技术低置环形贮液本文档来自技高网...

【技术保护点】
低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，由一支全玻璃真空集热管与插入其内玻璃管内腔的插入式玻璃热管配合或者低热阻连接制成，插入式玻璃热管倾斜布置依靠重力工作，其特征是插入式玻璃热管热端内部含有环形贮液槽状物，环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为插入式玻璃热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间；环形贮液槽状物离插入式玻璃热管底端的间隔距离大于40毫米小于插入式玻璃热管热端总长度的20%；环形贮液槽状物离尾端吸气剂镜面上沿口的间隔距离大于20毫米。

【技术特征摘要】
1.低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，由一支全玻璃真空集热管与插入其内玻璃管内腔的插入式玻璃热管配合或者低热阻连接制成，插入式玻璃热管倾斜布置依靠重力工作，其特征是插入式玻璃热管热端内部含有环形贮液槽状物，环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为插入式玻璃热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间；环形贮液槽状物离插入式玻璃热管底端的间隔距离大于40毫米小于插入式玻璃热管热端总长度的20%；环形贮液槽状物离尾端吸气剂镜面上沿口的间隔距离大于20毫米。
2.按照权利要求1所述的太阳能集热元件，其特征是全玻璃真空集热管的内玻璃管相对罩玻璃管偏心布置并且内玻璃管与制作于罩玻璃管上的半圆镜面聚光连接或者，内玻璃管与一个配合连于接罩玻璃管上的附加半圆镜面聚光连接。
3.低置环形贮液槽状物的玻璃热管太阳能集热元件，由罩玻璃管和内玻璃管同心嵌套布置封接制成，内玻璃管自封接处向前伸出并且内部抽真空灌装工质后封离制成一支热管，内玻璃管即玻璃热管的外表面制作吸收膜，玻璃热管倾斜布置依靠重力工作，其特征是玻璃热管热端内部含有环形贮液槽状物，环形贮液槽状物含有贮存液体的空间或者环形贮液槽状物因为热管空间状态的改变而形成贮存液体的空间；环形贮液槽状物离热管底端的间隔距离大于40毫米小...

【专利技术属性】
技术研发人员：施国樑，
申请(专利权)人：海宁伊满阁太阳能科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：