[發(fā)明專利]平板熱管太陽能集熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310045936.1
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103090562A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王博
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南道生一新能源科技有限公司
• 主分類號: F24J2/32
• 分類號: F24J2/32;F24J2/46;C23C14/35;C25F3/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及太陽能熱水器，尤其涉及一種平板熱管太陽能集熱器。

背景技術(shù)

熱管利用工質(zhì)在蒸發(fā)段的相變吸熱，利用工質(zhì)蒸汽的流動進行傳輸，因此它具有吸熱效果好，熱傳導(dǎo)能力強的特點，而且相變換熱過程是靠熱管內(nèi)特定的壓力和溫度條件完成的，無需運動部件，安全可靠，這使得當其一個應(yīng)用于太陽能熱水器的時候使熱水器具有防凍、熱傳輸快、無結(jié)垢、啟動快等優(yōu)點。因此，熱管成為太陽能集熱器上的選擇，目前應(yīng)用較為廣泛的熱管型集熱器是真空管式熱管太陽能熱水器和平板式熱管太陽能熱水器。如圖1所示一種真空管式熱管太陽能熱水器的集熱器，該型集熱器的核心集熱部件由熱管1和真空管2復(fù)合而成，熱管1置于真空管2中，太陽光輻射進入真空管2中加熱熱管1，熱管1中的工質(zhì)受熱在蒸發(fā)端3受熱蒸發(fā)，工質(zhì)蒸氣在冷凝端4冷凝，將熱量傳遞給集管5中的二次換熱介質(zhì)或者水，熱管1中的工質(zhì)蒸氣冷凝回流至冷凝端3。

如圖2所示為平板熱管式平板太陽能集熱器，由圖中可以看出，該型集熱器原理也是利用熱管工作原理，太陽光照射平板熱管8，熱量加熱平板熱管8中蒸發(fā)端3中工質(zhì)，工質(zhì)在低壓下蒸發(fā)，工質(zhì)蒸氣在平板熱管8中冷凝端4中冷凝，熱量由集管5中的二次介質(zhì)或者水將熱量帶走，頂部左右兩側(cè)分別為集管的介質(zhì)進口6和介質(zhì)出口7。

由以上分析可以看出，熱管真空管集熱器與平板熱管集熱器都是利用熱管原理來進行集熱的，這兩類集熱器是熱管式太陽能集熱器的主要發(fā)展方向。但是這兩類集熱器都存在很大的缺陷。在目前的熱管式太陽能集熱器中所用的熱管就是普通的熱管，這與太陽能集熱器的具體工作情況是不符合的。在熱管類型的產(chǎn)品中主要利用工質(zhì)在低壓下蒸發(fā)吸收汽化潛熱來進行熱量傳輸?shù)模首罡叩牟糠志图性诠べ|(zhì)蒸發(fā)的位置，而在這兩類集熱器中，太陽光的整個輻射面是集熱器的整個集熱面，而熱量的帶出是靠熱管管壁或者平板熱管的管壁將熱量通過熱傳導(dǎo)的方式帶給蒸發(fā)端的工質(zhì)的，因此集熱面的大部分并不是直接的相變換熱，從圖中看出，集熱器表面大部分處于非相變的位置，這些部分的溫度勢必要高于進行相變換熱的位置，而溫度的高低決定了其吸收太陽能輻射的能力同時也決定了其對外輻射的能力，這種現(xiàn)象的存在導(dǎo)致了整個集熱器的效率并不能達到理想的狀態(tài)，同時集熱器表面的溫度分布也不均勻。尤其當兩類集熱器安裝時有一定的傾斜角度，這使得冷凝工質(zhì)在回流過程中無法通過集熱面，這些是導(dǎo)致熱管式太陽能熱水器性能不佳的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足提出了一種能夠令平板熱管集熱器集熱面內(nèi)面均布工質(zhì)，令整個集熱面都實現(xiàn)蒸發(fā)換熱，大幅提升集熱器的吸收效果和換熱性能。

本方案是通過如下技術(shù)措施實現(xiàn)的：一種平板熱管太陽能集熱器，它包括作為集熱器的平板熱管，其特征是在平板熱管位于集熱面一側(cè)的內(nèi)壁上設(shè)置具有良好吸收性能和透過性能的毛細多孔結(jié)構(gòu)。

本方案的具體特點還有，所述毛細多孔結(jié)構(gòu)是指電化學(xué)加工溝槽結(jié)構(gòu)或者微粒結(jié)構(gòu)或者多層金屬絲網(wǎng)敷設(shè)結(jié)構(gòu)。

所述電化學(xué)加工溝槽結(jié)構(gòu)是采用電化學(xué)手段在平板熱管集熱面內(nèi)壁面加工而成，溝槽特征尺寸如下：槽深0.1mm-0.2mm、槽寬0.01mm-0.02mm、間距0.01mm-0.02mm。

所述微顆粒結(jié)構(gòu)采用反復(fù)磁控濺射的方法將金屬顆粒直接濺射到蒸發(fā)面上制作而成。

所述反復(fù)磁控濺射方法是指在制作過程中，將集熱器濺射面清洗后放置于磁控濺射爐內(nèi)，選用高純度（99.99%）銅棒作為靶材，加熱集熱器溫度至270℃以上，第一次濺射控制濺射電流0.5A，濺射時間50分鐘，第二次濺射降低電流至0.3A，濺射時間60分鐘，第三次濺射降低電流至0.1A，濺射時間為80分鐘，通過幾次反復(fù)濺射（根據(jù)具體要求確定濺射的條件和次數(shù)），集熱器內(nèi)壁面就形成由內(nèi)到外孔徑逐漸增大的多層毛細多孔結(jié)構(gòu)。

所述多層金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)是采用不同目數(shù)的紫銅絲網(wǎng)，然后按目數(shù)由高到低層疊在集熱器內(nèi)壁面，形成多層絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，多層絲網(wǎng)依靠絲網(wǎng)本省的彈性直接與集熱面內(nèi)壁面結(jié)合。

紫銅絲網(wǎng)的目數(shù)是600目，800目和1000目。

所述平板熱管的內(nèi)部空間厚度為3-10毫米，其內(nèi)部分為多個間隔的空腔，其間隔距離為10-30毫米；或者平板熱管采用多個平板熱管的結(jié)構(gòu)。

平板熱管內(nèi)進行抽真空操作，壓力為1×10^-1～1×10^-2Pa。管內(nèi)封裝工質(zhì)，工質(zhì)為超純水或者乙醇或者丙酮。