專利名稱：集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬太陽能利用技術領域，特別是涉及一種集熱、加熱一體化的熱管式 太陽能集熱裝置。屬太陽能技術領域。
背景技術：
太陽的輻射功率達3.8xl023kW，其中，約1.08xl014kW輻射到地球表面。據(jù)估算，太 陽在一月之內輻射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在內的所有不可 再生能源總儲量的10倍之多，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。我國屬太陽能資 源相當豐富的國家，國土面積的2/3地區(qū)年日照時數(shù)大于2200h，單位面積太陽能輻射總量 高于5016MJ/m2。開發(fā)和利用資源豐富、分布范圍極廣的太陽能，在給人類提供清潔能源的 同時，還能達到零污染及零排放的要求，能極大地加速和促進我國節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。太陽能的利用方法是多種多樣的，但目前而言，對太陽能輻射的直接熱利用是最 簡單和高效的方式。熱管作為一種高效的傳熱元件，問世以來便得到了迅速的發(fā)展，在許 多領域中得到了廣泛應用。把太陽能真空管和熱管相結合組成太陽能真空熱管是研究的 熱點；太陽能真空熱管由于結合了真空管和熱管的各自優(yōu)點，因此它具有防凍能力強、啟動 快、傳熱性能好、防結垢、使用可靠、承壓高和熱損失小等特點。
發(fā)明內容本實用新型目的在于解決上述現(xiàn)有技術的不足，發(fā)明一種結構新穎、熱效率高的 集熱、加熱一體化的熱管式太陽能集熱裝置；雙層真空透明玻璃管和熱管相結合的結構，使 裝置同時具有兩者的優(yōu)點，既減少了裝置受熱段對于環(huán)境的傳熱損失，又增大了裝置的承 壓、抗凍等能力。熱管冷凝段與加熱段的結合，使裝置的換熱熱阻大幅減小，提高了裝置的 熱效率。解決本實用新型的技術方案是該裝置包括雙層透明真空玻璃管(1)、吸熱板 ⑵、熱管⑶、軟木塞⑷、換熱器外殼(5)、銅管(6)(被加熱流體通道)、鋁翅片(7)、分液 器⑶、集液氣器(9)和保溫層(10)；熱管⑶裝在雙層透明真空玻璃管⑴內，熱管⑶外 部壓合或者焊接有金屬翼片，翼片表面噴涂或電鍍一層抗氧化的選擇性吸收涂層，真空管 頂端用軟木塞(4)與熱管(3)封接，熱管(3)頂部插入換熱器外殼(5)，并留有一定的長度， 其上方為輸送被加熱流體的銅管(6)，銅管(6)傾斜布置，銅管(6)外部脹接鋁翅片(7)，分 液器(8)和集液(氣)器(9)對被加熱流體進行分流和集流，保溫層(10)選用聚氨酯保溫 材料，對裝置曝露于外的部分進行保溫。所述的裝置由數(shù)根具有蒸發(fā)段和冷凝段并充有傳熱工質的重力熱管和殼管式換 熱器組成。熱管(3)吸熱端為具有選擇性吸收涂層的金屬翼片，并通過壓合或者焊接與熱管 蒸發(fā)段連接。熱管(3)端口伸入換熱器的殼體，冷凝液聚集于換熱器下部，當冷凝液液面高于熱管端口時，液體均勻地分配到每根熱管(3)。熱管(3)冷凝端的熱管工質蒸汽直接在管殼式換熱器內銅管的外管壁和翅片(7) 上凝結。所述的冷凝端的外殼由金屬板焊接而成，內部裝設銅管，銅管傾斜放置，內通被加 熱流體；銅管上裝設波紋型鋁翅片，銅管的進口端由分液器分流，出口端由集液/集氣裝置 把受熱流體匯集。工作原理為太陽輻射透過雙層真空玻璃管，照射到吸熱板上，吸熱板吸熱溫度 上升，通過導熱方式把熱量傳遞給熱管蒸發(fā)段，熱管工質吸收熱量沸騰蒸發(fā)，在壓差的作用 下，氣態(tài)的熱管工質被壓送到管殼式換熱器內部；氣態(tài)工質在鋁翅片和熱管上放熱凝結，把 熱量傳遞給被加熱流體，凝結液回到換熱器底部，當凝結液液位高于熱管端部時，在重力作 用下，凝結液順著熱管內壁返流至熱管底部，完成一個循環(huán)。本實用新型有益效果是(1)裝置由于采用熱管作為傳熱部件，因此裝置承壓能力高，適用于高層建筑太陽 能集熱的要求；(2)安全性能好，解決了全玻璃真空管夏天熱爆和冬天冷爆的問題，在外界環(huán)境惡 劣的情況下也能正常運行；(3)相比于一般的太陽能真空熱管集熱器，由于采用了集熱、加熱一體化的結構， 減少了裝置受熱段對于環(huán)境的傳熱損失，使本裝置的熱效率更高。(4)熱管充灌工質量少，熱容小，相比于真空玻璃集熱器，裝置啟動快，即使在陰天 多云的天氣情況下，同樣能提供熱量。
以下結合附圖以實例進一步說明本發(fā)明的實質內容，但本發(fā)明的內容并不限于 此。


圖1為本實用新型的主視圖。圖2為本實用新型的側視圖。
具體實施方式
本實用新型的實施方式如
圖1、圖2所示，它包括雙層透明真空玻璃管，其內部設 置熱管，熱管外壓合或焊接吸熱板，吸熱板由金屬板制成，其上噴涂或電鍍有抗氧化的選擇 性吸收涂層，在真空管的上端部，用軟木塞對熱管和真空管進行封接；裝置頂端由管殼式換 熱器和熱管蒸發(fā)段組成，熱管頂端伸入換熱器，換熱器內銅管傾斜布置，其上脹接鋁翅片， 銅管的進口端和出口端分別采用分液器和集液(集氣)器對被加熱流體進行分、集液。裝 置曝露于外部的部分均用聚氨酯保溫材料進行保溫。如
圖1、2所示包括雙層透明真空玻璃管1、吸熱板2、熱管3、軟木塞4、換熱器外 殼5、銅管6 (被加熱流體通道)、鋁翅片7、分液器8、集液/集氣器9和保溫層10 ；在每根 雙層透明真空玻璃管1內裝有一熱管3，熱管3外部壓合或者焊接有金屬翼片，翼片表面噴 涂或電鍍一層抗氧化的選擇性吸收涂層，真空管頂端用軟木塞4與熱管3封接，軟木塞4起 到密封和支撐熱管3的作用；熱管3頂部插入換熱器外殼5，并留有一定的長度，其上方為輸送被加熱流體的銅管6，銅管6傾斜布置，避免被加熱流體氣化后發(fā)生氣塞，影響裝置的 正常運行，銅管6外部脹接鋁翅片7，以加強換熱；被加熱流體由分液器8和集液/集氣器9 進行分液和集液/集氣，裝置曝露于外的部分均用聚氨酯保溫層10進行保溫。工作時，太陽輻射透過雙層真空玻璃管，照射到吸熱板上，吸熱板吸熱溫度上升， 通過導熱方式把熱量傳遞給熱管蒸發(fā)段，熱管工質吸收熱量沸騰蒸發(fā)，在壓差的作用下，氣 態(tài)的熱管工質被壓送到管殼式換熱器內部；氣態(tài)工質在鋁翅片和熱管上放熱凝結，把熱量 傳遞給被加熱流體，凝結液回到換熱器底部，當凝結液液位高于熱管端部時，在重力作用 下，凝結液順著熱管內壁返流至熱管底部，完成一個循環(huán)。本實用新型由于采用上述結構設計，相比于真空太陽能集熱器，太陽輻射的熱量 可以通過吸熱體_熱管-輸送液體的銅管的路徑傳遞給被加熱液體，同時解決了真空太陽 能集熱器易結垢、積污、凍裂和承壓低等問題，使裝置更好的使用于高層建筑和冬季比較寒 冷的地區(qū)。對于推動太陽能在發(fā)電、空調、采暖，紡織，印染，造紙，橡膠，海水淡化，畜牧養(yǎng) 殖，食品加工等生產(chǎn)和生活領域的相關技術有著重大的意義。
權利要求一種集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征在于該裝置包括雙層透明真空玻璃管(1)、吸熱板(2)、熱管(3)、軟木塞(4)、換熱器外殼(5)、被加熱流體通道中的銅管(6)、鋁翅片(7)、分液器(8)、集液氣器(9)和保溫層(10)；熱管(3)裝在雙層透明真空玻璃管(1)內，熱管(3)外部壓合或者焊接有金屬翼片，翼片表面噴涂或電鍍一層抗氧化的選擇性吸收涂層，真空管頂端用軟木塞(4)與熱管(3)封接，熱管(3)頂部插入換熱器外殼(5)，并留有一定的長度，其上方為輸送被加熱流體的銅管(6)，銅管(6)傾斜布置，銅管(6)外部脹接鋁翅片(7)，分液器(8)和集液(氣)器(9)對被加熱流體進行分流和集流，保溫層(10)選用聚氨酯保溫材料，對裝置曝露于外的部分進行保溫。
2.根據(jù)權利要求1所述的集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征在于所述的裝 置由數(shù)根具有蒸發(fā)段和冷凝段并充有傳熱工質的重力熱管和殼管式換熱器組成。
3.如權利要求1所述的集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征是熱管(3)吸熱 端為具有選擇性吸收涂層的金屬翼片，并通過壓合或者焊接與熱管蒸發(fā)段連接。
4.如權利要求1所述的集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征是熱管(3)端口 伸入換熱器的殼體，冷凝液聚集于換熱器下部，當冷凝液液面高于熱管端口時，液體均勻地 分配到每根熱管(3)。
5.如權利要求1所述的集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征是熱管(3)冷凝 端的熱管工質蒸汽直接在管殼式換熱器內銅管的外管壁和翅片(7)上凝結。
6.如權利要求5所述的集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，其特征是所述的冷凝端 的外殼由金屬板焊接而成，內部裝設銅管，銅管傾斜放置，內通被加熱流體；銅管上裝設波 紋型鋁翅片，銅管的進口端由分液器分流，出口端由集液/集氣裝置把受熱流體匯集。
專利摘要本實用新型涉及一種集熱、加熱一體化太陽能熱利用裝置，裝置由雙層透明真空玻璃管、熱管、管殼式換熱器和一些輔助的吸熱和傳熱元件組成；其吸熱端為具有選擇性吸收涂層的金屬翼片通過壓合或者焊接與熱管蒸發(fā)段連接，放熱端為圓柱形殼體和內嵌其中用于輸送被加熱流體的銅管組成；管殼和銅管曝露在外的部分用保溫材料包裹進行保溫。熱管可用水、乙醇、甲醇、丙酮等及其混合物作為工質。本裝置采用集熱、加熱一體化的思想，達到減小蒸發(fā)段和冷凝段與外界流體間傳熱環(huán)節(jié)的熱阻之目的，因此相比于一般的太陽能真空熱管集熱器，其熱效率更高。此外，本裝置還具有運行重量輕、安裝方便、不易破碎、不結垢、保溫性能好、使用壽命長等優(yōu)點。
文檔編號F24J2/05GK201672716SQ20102018556
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者李俊賢, 王 華, 王輝濤 申請人:昆明理工大學