一種利用萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器，屬于太陽能集熱器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]熱管具有傳熱系數(shù)高、傳熱溫差小及單向傳熱等諸多優(yōu)良特性。目前，現(xiàn)有的熱管主要分為重力熱管和吸液芯熱管兩類。合理布置以熱管為集熱與傳熱部件的太陽能集熱器能進一步提高集熱器的集熱空氣溫度和集熱效率。但是，一方面，重力熱管要想實現(xiàn)管內(nèi)相變工質(zhì)的再循環(huán)，在使用安裝時必須滿足蒸發(fā)段在下方、冷凝段在上方的安裝傾角的要求，從而利用管內(nèi)工質(zhì)自重作用由冷凝段流回到蒸發(fā)段；那么，采用重力熱管的太陽能集熱器必定會在整體厚度或長度上占用過多的空間，以致給集熱器在適用場所及安裝空間上帶來諸多不便。另一方面，吸液芯熱管雖然不需要蒸發(fā)段在下、冷凝段在下的安裝要求，克服了重力熱管安裝傾角的不足，而且能實現(xiàn)任意方向的安裝，但是，吸液芯熱管要想實現(xiàn)這些功能，完成管內(nèi)相變工質(zhì)的再循環(huán)，那么就要在管內(nèi)設(shè)置吸液芯，從而利用吸液芯的毛細(xì)力作用將冷凝段的液態(tài)工質(zhì)抽吸回蒸發(fā)段，以便管內(nèi)工質(zhì)的再循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:本實用新型提供一種利用萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器，運用萬向熱管的Ω狀空心微通道集熱技術(shù)，盡可能的增大該新型集熱器的有效集熱與換熱面積，一方面，能夠有效地克服重力熱管集熱器在外形尺寸、適用場所及安裝空間上的眾多不足，其次，在更為有效的傳熱性能以及集熱和熱對流面積作用下，能有效提高集熱器有效太陽輻射能，發(fā)揮熱管外表面及吸熱底板的熱對流作用，進一步提高集熱空氣溫度，增強集熱器集熱效率。
[0004]本實用新型技術(shù)方案是:一種利用萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器，包括透明玻璃蓋板I 1、吸熱底板2、萬向熱管3、集氣管道4、冷空氣入口 5、熱空氣出口 6、透明玻璃蓋板II 7、保溫層8、集熱器背板9、保溫殼體10 ;所述保溫殼體10中集熱器背板9及側(cè)框的內(nèi)側(cè)均設(shè)有保溫層8，集熱器背板9上保溫層8的上面設(shè)有吸熱底板2，萬向熱管3和集氣管道4均設(shè)于整塊的吸熱底板2之上，具體的，集氣管道4設(shè)置在吸熱底板2中間位置，集氣管道4為一個密閉空間，集氣管道4密閉空間的兩側(cè)由保溫隔板11構(gòu)成，集氣管道4密閉空間的上側(cè)設(shè)有獨立透明玻璃蓋板II 7，萬向熱管3橫向均勻的布置在集氣管道4的兩偵牝且集氣管道4左右兩側(cè)的萬向熱管3的冷凝段交替的穿過保溫隔板11穿插在集氣管道4中，萬向熱管3與吸熱底板2所在的水平面呈平行安裝，集氣管道4的前后兩側(cè)設(shè)有冷空氣入口 5、熱空氣出口 6，冷空氣入口 5、熱空氣出口 6與集熱器進出口風(fēng)管相連，保溫殼體10的頂部用一塊透明玻璃蓋板I I封住使得所述新型萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器整體形成一個密閉空間；
[0005]所述萬向熱管3包括Ω狀空心微通道13、萬向熱管內(nèi)腔14、金屬管15、金屬肋片16 ;所述金屬管15內(nèi)部沿內(nèi)管壁12 —周均勻的布有若干個被挖了的細(xì)小Ω狀空心圓，且貫穿整個萬向熱管3的兩端，在金屬管15內(nèi)部的內(nèi)管壁12上形成了若干根細(xì)長的Ω狀空心微通道13，Ω狀空心微通道13的開口部分朝向萬向熱管內(nèi)腔14，金屬管15的外表面設(shè)有金屬肋片16。
[0006]所述萬向熱管3的金屬肋片16表面為黑色。
[0007]所述吸熱底板2為黑色。
[0008]所述萬向熱管3整體上以金屬管外包相變傳熱工質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式。在金屬管15內(nèi)部，沿內(nèi)管壁12—周均勻的布有若干個被挖空了的細(xì)小Ω狀空心圓，且貫穿整個萬向熱管3的兩端，故在金屬管內(nèi)壁上形成了若干根細(xì)長的Ω狀空心微通道13，形成一定的毛細(xì)力。
[0009]當(dāng)萬向熱管3蒸發(fā)段受熱時，管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)將吸熱蒸發(fā)為氣態(tài)，這時，在蒸發(fā)段與冷凝段間微小的壓差下，氣態(tài)的集熱工質(zhì)會把熱量帶到冷凝段并在冷凝段完成放熱后變回液態(tài)；此時，Ω狀空心微通道13會通過自身毛細(xì)力作用，將冷凝段的液態(tài)工質(zhì)又吸回到蒸發(fā)段以便實現(xiàn)再次循環(huán)。該萬向熱管3不需要單獨設(shè)置吸液芯就能在具體工程應(yīng)用時實現(xiàn)任意方向安裝，故稱為萬向熱管。
[0010]本實用新型的工作過程是:使用時，將該新型集熱器以與水平面成O?90°夾角且使集熱器表面正對著太陽方向安裝固定好；在萬向熱管3的蒸發(fā)段，當(dāng)太陽光照射在集熱器表面，透過透明玻璃蓋板I I投射在集熱器內(nèi)吸熱底板2和萬向熱管3的蒸發(fā)段表面金屬肋片16上，萬向熱管3會通過自身相變傳熱方式，將來自于萬向熱管3蒸發(fā)段金屬肋片所吸收的太陽輻射能以及集熱器內(nèi)吸熱底板2在吸收太陽熱輻射后以熱輻射和熱對流形式到達(dá)熱管蒸發(fā)段表面的熱能傳遞到集熱器的集氣管道4內(nèi)，即萬向熱管的冷凝段。冷空氣由空氣入口 5進入集氣管道4，在集氣管道4內(nèi)，空氣將和來自于熱管3冷凝段金屬肋片、集氣管道4內(nèi)吸熱底板2所吸收的太陽輻射能以及來自萬向熱管蒸發(fā)段的有效輻射能以對流換熱的形式實現(xiàn)能量交換，加熱空氣，最后被加熱的熱空氣由熱空氣出口 6輸出；
[0011]所述萬向熱管3，在金屬管15內(nèi)部，沿內(nèi)管壁12—周均勻的布有若干個被挖空了的細(xì)小Ω狀空心圓，且貫穿整個萬向熱管3的兩端，故在金屬管內(nèi)壁上形成了若干根細(xì)長的Ω狀空心微通道13，形成一定的毛細(xì)力，使萬向熱管在安裝時可平行于吸熱地板所在的水平面，見圖2 ;同時，在金屬管15外表面設(shè)有黑色金屬肋片16能增加熱管表面有效面積，提高熱管表面的吸熱和散熱性能。此外，該新型集熱器內(nèi)整塊表面被涂黑了的吸熱底板2，能進一步增加集熱器有效吸熱面積和開發(fā)、利用吸熱底板2的熱對流。這樣，相比重力熱管集熱器，一方面，Ω狀空心微通道13毛細(xì)力的作用使萬向熱管3在使用時不受安裝傾角的限制，能有效改善集熱器自身在厚度或長度等外型尺寸的不足，從而克服了重力熱管集熱器在適用場所和安裝空間上的眾多不便。另一方面，萬向熱管3蒸發(fā)段所吸收的熱量，除了來源于蒸發(fā)段金屬肋片16的太陽熱輻射外，還增加了吸熱底板2在吸收太陽熱輻射后對熱管蒸發(fā)段表面的熱輻射和熱對流；同時，在萬向熱管3冷凝段與集熱介質(zhì)實現(xiàn)對流換熱的熱量，除了來自于蒸發(fā)段的有效太陽輻射能外，還增加了集氣管道4內(nèi)吸熱底板2以及熱管冷凝段金屬肋片16所吸收的太陽熱輻射。
[0012]選用萬向熱管3，且將集熱器內(nèi)部的吸熱底板2 (可采用鋁底板)及所有萬向熱管3表面的金屬肋片16涂黑；在萬向熱管蒸發(fā)段，金屬肋片16所吸收的太陽輻射能以及集熱器內(nèi)吸熱底板2在吸收太陽熱輻射后以熱輻射和熱對流形式到達(dá)熱管蒸發(fā)段表面的熱能，通過萬向熱管3自身相變傳熱的方式傳輸?shù)綗峁艿睦淠危辉谌f向熱管3的冷凝段，金屬肋片16和集熱器內(nèi)吸熱底板2所吸收的太陽輻射能以及來自熱管蒸發(fā)段的有效熱能，將在集熱器的集氣管道4內(nèi)和集熱介質(zhì)以對流換熱的形式實現(xiàn)能量交換，從而加熱集熱介質(zhì)。
[0013]本實用新型中萬向熱管3整體上以金屬管15外包相變傳熱工質(zhì)的結(jié)構(gòu)形式。在金屬管15內(nèi)部，由于萬向熱管3內(nèi)管壁12設(shè)有細(xì)小的Ω狀空心微通道13，產(chǎn)生的毛細(xì)力作用實現(xiàn)了與水平面平行安裝，能有效避免了重力熱管集熱器在外形尺寸、適用場所及安裝空間上的眾多不利因素，而且，Ω狀空心微通道13，與吸液芯相比，具有更為優(yōu)越的集熱和傳熱效率；金屬管15外表面設(shè)有金屬肋片16能增加熱管表面有效作用面積，提高熱管表面的吸熱和散熱性能。
[0014]此外，本實用新型涉及的利用萬向熱管3集熱的太陽能空氣集熱器，在集熱器內(nèi)整塊被涂黑了的吸熱底板2更是能提高和改善該新型集熱器的有效太陽熱輻射和對流換熱等性能。因而本實用新型集成了重力熱管集熱與平板集熱的優(yōu)點，并克服了二者各自的缺點，提高了集熱器的有效太陽輻射能，開發(fā)和利用熱管表面及吸熱底板的熱對流作用，進一步提高集熱空氣溫度，增強集熱器集熱效率。
[0015]本實用新型的有益效果是:此集熱器與重力熱管集熱器相比，一方面，萬向熱管自身少了安裝傾角，避免了重力熱管集熱器在外形尺寸、適用場所及安裝空間上的眾多不利因素，安裝上更為自由，其次，由于萬向熱管的Ω空心狀微通道集熱技術(shù)在性能上要優(yōu)于吸液芯熱管中的吸液芯部件，加上熱管外表面肋片以及集熱器內(nèi)吸熱底板能進一步增加集熱器有效吸熱面積以及對流換熱作用，所以，萬向熱管自身具有更為優(yōu)越的集熱和傳熱效率；而與重力熱管集熱器相比，該種利用萬向熱管集熱的太陽能空氣集熱器在更為有效的傳熱性能以及集熱和熱對流面積作用下，能進一步提高集熱空氣溫度，增強集熱器集熱效率，此集熱器將會在干燥和采暖等領(lǐng)域中具有更廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型萬向熱管剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實用新型剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
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