一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱(5)、支架(6)和集热器(13)，太阳能水箱(5)下部连接集热器(13)，集热器(13)包括集热管(1)、敞口保温箱(7)、玻璃盖板(8)、吸热板(9)、相变蓄热层(10)和保温层(11)，敞口保温箱(7)内部横向排布多根集热管(1)。本实用新型专利技术采用的中空玻璃盖板具有防导热、防对流换热和防长波辐射的优点，热管单向传热的特性使热量不会向重力相反方向传递，在阴天或多雨的天气，能极大地抑制太阳能热水器的热损失。

Shrinking gradually expanding nozzle type heat pipe solar water heater

The utility model discloses a solar water heater convergent divergent nozzle type heat pipe, comprises a solar water tank (5) and a bracket (6) and the collector (13), a solar water tank (5) is connected to the lower part of the heat collector (13), the heat collector comprises a heat collector (13), (1) open insulation box (7), glass cover (8) and a heat absorbing plate (9) and (10) phase change layer and the insulating layer (11), open insulation box (7) internal transverse arrangement of a plurality of heat collecting pipes (1). The utility model adopts a hollow glass cover with anti heat conduction, convection and long wave radiation proof advantages, characteristics of unidirectional heat pipes so that the heat is not passed to the opposite direction of gravity, in cloudy or rainy weather, can greatly inhibit the heat loss of the solar water heater.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能热水器设备
，尤其是一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器。
技术介绍
太阳能热水器是将太阳光能转化为加热的装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。真空管式太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转成主要依靠集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。真空管式太阳能热水器是由若干根真空管组成，管子之间存在着空隙，被太阳光照射时，有一部分太阳能没有被集热器所接收，太阳能利用率不高。真空管式太阳能热水器为保证减少热量的流失，外层套有真空玻璃管，真空玻璃管价格昂贵且易碎，故在运输和安装时都要加倍小心。由于是玻璃材质，集热器储水箱与集热管采用橡塑性连接，因此，不可承受来自自来水和循环水泵的太大压力。平板式太阳能热水器虽然安装方便，但管道口径小，阻力大，且大多采用铝合金管，在水质无法保证的情况下，极易腐蚀；采用铜管的，不仅价格昂贵，而且在高温(指60℃以上的热水中)下，极易产生水垢还会产生铜锈。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本技术的目的是提供一种结构简单，设计巧妙，性能稳定，热效率高，寿命长且价格便宜的渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器。本技术的技术方案是：一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱5、支架6和集热器13，所述太阳能水箱5下部连接集热器13，所述集热器13由集热管1、敞口保温箱7、玻璃盖板8、吸热板9、相变蓄热层10和保温层11组成，所述敞口保温箱7内部横向排布多根集热管1；所述集热管1由一根大热管2和七根振荡热管3组成，所述大热管2的上端与太阳能水箱5连接并套有橡胶密封圈，所述大热管2的下端插入敞口保温箱7的固定座12的插孔中固定，并套有橡胶密封圈，所述大热管2壁面均匀地插入七根振荡热管3，所述振荡热管3为环状结构，七根所述振荡热管3围绕大热管2呈圆周排布，相邻两根所述振荡热管3之间的角度α为30°；所述敞口保温箱7外面覆盖了一块玻璃盖板8，涂以玻璃胶并使用防漏水结构将玻璃盖板8进行固定；所述吸热板9表面有横向排布凹槽，所述凹槽呈四分之一圆柱状，所述凹槽的曲率半径与集热管1的大热管2外半径相等，所述大热管2的外壁面与吸热板9表面的凹槽14无缝贴合。进一步的，位于所述大热管2内部的振荡热管3装有渐缩渐扩喷管4(亦称作拉瓦尔喷管)，所述渐缩渐扩喷管4的形状呈沙漏状，内径由大变小向中间收缩至一个窄喉，窄喉之后又由小变大向外扩张。进一步的，所述振荡热管3内部装有充液率为40％～60％的工作介质，所述工作介质可采用如下工质：纯水、正丁醇-水溶液、Al2O3-水溶液、质量分数为5％的Cu-水溶液、乙醇和银-乙醇纳米混合溶液等。进一步的，所述大热管2和振荡热管3均采用不锈钢材质。进一步的，所述大热管2的内表面涂布一层氧化层，减少不锈钢和水的反应。进一步的，所述玻璃盖板8为双层中空玻璃。进一步的，所述敞口保温箱7内壁覆盖了一层保温层11，所述保温层11为聚氨酯保温材料，所述保温层11上还覆盖一层相变蓄热层10，所述相变蓄热层10上覆盖了一层吸热板9。进一步的，所述集热管1和吸热板9表面涂有太阳能光谱选择性吸收涂料。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术采用了振荡热管代替真空集热管与大热管结合，而振荡热管的热阻远远小于真空管，并且吸热效果明显，承压效果好，振荡热管的成本低，结构简单易实现。与常规热管不同的是，振荡热管内部无需吸液芯材料，因而具有结构简单，制造容易，成本低廉的优点，尤为可贵的是，对其结构和设计参数进行优化后，其运行性能基本不受重力作用的影响。因此能在重力场倒置、微重力场或者重力场变化等环境下运行。本技术启动快、灵敏度高、传热速度快、工作范围大、热损失明显减少，不存在结垢、空气腐蚀等问题。(2)本技术采用的中空玻璃盖板具有防导热、防对流换热和防长波辐射的优点，热管单向传热的特性使热量不会向重力相反方向传递，在阴天或多雨的天气，能极大地抑制太阳能热水器的热损失。(3)本技术为了解决传统真空集热管太阳能热水器阳光利用率不高的问题，当阳光照射到集热管之间的空隙中时，热量被吸热板吸收，一部分热量顺着吸热板横向传递，传递给集热管的大热管壁面，与管内自来水进行换热；另一部分热量竖向传递给了相变蓄热材料，实现热量的吸收与储存，在夜晚温度低时，将热量传递给吸热板，通过吸热板传递给集热管的大热管壁面，与管内自来水进行换热，大大提高了阳光利用率。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的集热器的结构示意图。图3为本技术的集热管的结构示意图。图4为本技术的集热管的横截面示意图。图5为本技术的集热管的内部结构示意图。图6为本技术的渐缩渐扩喷管的剖视图。图7为本技术的A处放大图。图8为本技术的集热器的剖面图。图9为本技术的图8的局部放大图。图中：1-集热管，2-大热管，3-振荡热管，4-渐缩渐扩喷管，5-太阳能水箱，6-支架，7-敞口保温箱，8-玻璃盖板，9-吸热板，10-相变蓄热层，11-保温层，12-固定座，13-集热器，14-凹槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，一种渐缩渐扩喷管4式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱5、支架6和集热器13，太阳能水箱5下部连接集热器13，集热器13由集热管1、敞口保温箱7、玻璃盖板8、吸热板9、相变蓄热层10、保温层11、固定座12组成。如图2所示，敞口保温箱7内部横向排布多根集热管1，如图3所示，集热管1由一根大热管2和七根振荡热管3组成，大热管2的上端与太阳能水箱5连接并套有橡胶密封圈，如图8所示，大热管2管的下端插入敞口保温箱7的固定座12的插孔中固定，并套有橡胶密封圈，如图3、4、5所示，大热管2壁面均匀地插入七根环状振荡热管3，七根振荡热管3围绕大热管2呈圆周排布，相邻两根振荡热管3之间的角度为30°；插入到大热管2内部的振荡热管3占据了大热管2的部分空间，对大热管2内部的水起到了一定的阻塞作用，使得水换热时间延长，增强了换热效果。集热管1中使用了振荡热管3，其最大的特点是结构简单无芯，形状可以任意弯曲，当量传热系数大，体积小；基本工作原理:将管内抽成真空后充注部分工作介质，由于管径足够小，管内将形成气泡柱和液体柱间隔布置并呈随机分布的状态。在蒸发端，工作介质吸热产生气泡，迅速膨胀和升压，推动工作介质流向低温冷凝端。然后，气泡冷却收缩并破裂，压力下降，由于两端之间存在压差以及相邻管子之间压力不平衡，使得工作介质在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。在整个过程中，无需消耗外部机械功和电功，完全是在热驱动下的自我震荡。与常规热管不同的是，振荡热管3内部无需吸液芯材料，因而具有结构简单，制造容易，成本低廉的优点，尤为可贵的是，对其结构和设计参数进行优化后，其运行性能基本不受重力作用的影响。因此能在重力场倒置、微重力场或者重力场变化等环境下运行。如图6所示，位于大热管2内部的振荡热管3装有渐缩渐扩喷管4(亦称作拉瓦尔喷管)。在喷管中工作介质流动遵循“流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小”的原理，因此气流不断加速。这样增大了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱(5)和支架(6)，其特征在于，还包括集热器(13)，所述太阳能水箱(5)下部连接集热器(13)，所述集热器(13)包括集热管(1)、敞口保温箱(7)、玻璃盖板(8)、吸热板(9)、相变蓄热层(10)和保温层(11)，所述敞口保温箱(7)内部横向排布多根集热管(1)；所述集热管(1)由一根大热管(2)和七根振荡热管(3)组成，所述大热管(2)的上端与太阳能水箱(5)连接并套有橡胶密封圈，所述大热管(2)的下端插入敞口保温箱(7)的固定座(12)的插孔中固定，并套有橡胶密封圈，所述大热管(2)壁面均匀地插入七根振荡热管(3)，所述振荡热管(3)为环状结构，七根所述振荡热管(3)围绕大热管(2)呈圆周排布，相邻两根所述振荡热管(3)之间的角度α为30°；所述敞口保温箱(7)外面覆盖一块玻璃盖板(8)，涂以玻璃胶并使用防漏水结构将玻璃盖板(8)进行固定；所述吸热板(9)表面有横向排布的凹槽(14)，所述凹槽(14)呈四分之一圆柱状，所述凹槽(14)的曲率半径与集热管(1)的大热管(2)外半径相等，所述大热管(2)的外壁面与吸热板(9)表面的凹槽(14)无缝贴合。...

【技术特征摘要】
1.一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，包括太阳能水箱(5)和支架(6)，其特征在于，还包括集热器(13)，所述太阳能水箱(5)下部连接集热器(13)，所述集热器(13)包括集热管(1)、敞口保温箱(7)、玻璃盖板(8)、吸热板(9)、相变蓄热层(10)和保温层(11)，所述敞口保温箱(7)内部横向排布多根集热管(1)；所述集热管(1)由一根大热管(2)和七根振荡热管(3)组成，所述大热管(2)的上端与太阳能水箱(5)连接并套有橡胶密封圈，所述大热管(2)的下端插入敞口保温箱(7)的固定座(12)的插孔中固定，并套有橡胶密封圈，所述大热管(2)壁面均匀地插入七根振荡热管(3)，所述振荡热管(3)为环状结构，七根所述振荡热管(3)围绕大热管(2)呈圆周排布，相邻两根所述振荡热管(3)之间的角度α为30°；所述敞口保温箱(7)外面覆盖一块玻璃盖板(8)，涂以玻璃胶并使用防漏水结构将玻璃盖板(8)进行固定；所述吸热板(9)表面有横向排布的凹槽(14)，所述凹槽(14)呈四分之一圆柱状，所述凹槽(14)的曲率半径与集热管(1)的大热管(2)外半径相等，所述大热管(2)的外壁面与吸热板(9)表面的凹槽(14)无缝贴合。2.根据权利要求1所述的一种渐缩渐扩喷管式热管太阳能热水器，其特征在于，位于所述大热管(2)内部的振荡热管(3)装有渐缩渐扩喷管(4)，所述渐缩渐扩喷管(4)的形状呈沙漏状，内径由大变...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚万祥，盛景四，张春晓，张伟，李宪莉，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：新型
国别省市：天津;12