[發(fā)明專利]一種基于界面蒸發(fā)的高效太陽能驅(qū)動(dòng)熱管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111302069.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN113883726A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常超;裴櫟林;韓兆陽;汪宗御;紀(jì)玉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): F24S10/40
• 分類號(hào): F24S10/40;F24S10/70;F24S10/95;F24S23/70;F24S70/10;F28D15/04;F28F21/00;F28F21/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發(fā)明提供一種基于界面蒸發(fā)的高效太陽能驅(qū)動(dòng)熱管，包括真空密封的管體，所述管體內(nèi)設(shè)有毛細(xì)吸液芯和相變工質(zhì)，所述管體分為前管和后管，所述前管為透光材料制成，所述后管為導(dǎo)熱材料制成；所述相變工質(zhì)能夠在液態(tài)和氣態(tài)間轉(zhuǎn)換，其在吸收太陽能后由液體變?yōu)闅鈶B(tài)，且氣態(tài)散熱后變?yōu)橐簯B(tài)；所述毛細(xì)吸液芯具有超親水性，用于吸附呈液態(tài)的所述相變工質(zhì)。本發(fā)明采用能夠高效吸收太陽光的相變工質(zhì)，直接進(jìn)行吸光，減少了熱量傳遞的過程，減少了熱量在傳遞過程中的損失。同時(shí)，相變工質(zhì)中的液態(tài)形態(tài)在吸收熱量后在氣—液界面上進(jìn)行蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，太陽光中的能量直接轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的相變潛熱，減小了熱量向液面以下工質(zhì)傳輸?shù)倪^程，提高了太陽能利用的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能熱管技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種基于界面蒸發(fā)的高效太陽能驅(qū)動(dòng)熱管。

背景技術(shù)

太陽能作為一種用之不竭的清潔能源，在近幾十年來越來越受到人們的重視。熱管是一種高效傳熱元件，具有傳熱效率高、等溫性能優(yōu)良、加工制造簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維修方便等優(yōu)勢(shì)，因此也被應(yīng)用于太陽能利用。但目前市面上的太陽能熱管，主要采取利用選擇性吸收薄膜來吸收太陽能中的能量，這種方法使得該產(chǎn)品在利用太陽光時(shí)，須通過選擇性吸收薄膜吸收太陽光能量，然后將吸收的能量傳遞到中間介質(zhì)，使得能量傳遞的過程復(fù)雜化，能量損失變大。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述技術(shù)問題，而提供一種基于界面蒸發(fā)的高效太陽能驅(qū)動(dòng)熱管。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種基于界面蒸發(fā)的高效太陽能驅(qū)動(dòng)熱管，包括真空密封的管體，所述管體內(nèi)設(shè)有毛細(xì)吸液芯和相變工質(zhì)，所述管體分為前管和后管，所述前管為透光材料制成，所述后管為導(dǎo)熱材料制成；

所述相變工質(zhì)能夠吸光，且在液態(tài)和氣態(tài)間轉(zhuǎn)換，其在吸收太陽能后由液體變?yōu)闅鈶B(tài)，且氣態(tài)散熱后變?yōu)橐簯B(tài)；

所述毛細(xì)吸液芯具有超親水性，用于吸附呈液態(tài)的所述相變工質(zhì)。

通過前管設(shè)置為透光材料制成，可以實(shí)現(xiàn)相變工質(zhì)直接接觸到太陽能，不再需要其他介質(zhì)的二次傳導(dǎo)，能夠增大加熱效率。

相變工質(zhì)吸收到太陽能的熱量后，由液體變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)向后端運(yùn)動(dòng)進(jìn)行散熱，后管將熱向外輸送，散熱后的氣態(tài)重新變?yōu)橐簯B(tài)，毛細(xì)吸液芯將重新變?yōu)橐簯B(tài)的相變工質(zhì)重新吸附，之后傳輸?shù)角肮芴帯?/p>

所述前管的下方設(shè)有呈弧形的聚光反射器。聚光發(fā)射器用于聚光，向前管提供能多的太陽能。

所述熱管還包括位于所述前管和所述后管之間的卡套，所述前管和所述后管通過所述卡套密封連通，所述前管插入所述卡套的前端，并固定；所述后管插入所述卡套的后端，并固定；所述卡套的中間設(shè)有與其前端和后端連通的通孔，所述前管處形成蒸發(fā)段，所述卡套處形成絕熱段，所述后管出形成冷凝段。

所述前管外套有與所述前管同軸設(shè)置的外管，且所述外管為透光材料制成，所述外管的后端與所述卡套的后端面固定連接。外管能夠有效透射太陽光并阻止蒸發(fā)段向外輻射，減少了能量的損失。

所述前管和外管均為石英玻璃管，其具有高透光率，也可以為其他具有高透光率的材料制成。

所述后管為銅管或不銹鋼管或鋁管，其具有高導(dǎo)熱率，也可以為其他具有高導(dǎo)熱率的金屬管。銅管、不銹鋼管或鋁管的導(dǎo)熱率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石英玻璃管，后管采用此種材料作為冷凝段能夠減少導(dǎo)熱損失。

相變工質(zhì)為石墨烯納米流體、金納米流體等具有高吸光率的液態(tài)流體，其主要由吸光材料和基體組成，吸光材料為石墨烯、金納米顆粒、碳納米管等高吸光率材料，基體為水、乙醇、油等液體，具有氣液相變特性，相變溫度在40-120℃之間。

所述毛細(xì)吸液芯安裝在所述管體的內(nèi)壁上，所述毛細(xì)吸液芯為氫氧化銅編織而成的圓筒形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且氫氧化銅的表面上針狀結(jié)構(gòu)。氫氧化銅具有高親水性。

毛細(xì)吸液芯的制備方法如下：