一种两级热管式太阳能空气加热器制造技术

一种两级热管式真空管太阳能空气加热器，包括联集热管（１）、直管式热管（２）、镀膜真空管（７）。镀膜真空管（７）内插有直管式热管（２），镀膜真空管（７）的内管和直管式热管（２）之间插入环状金属内插翅片（６）。镀膜真空管（７）的上端为由保温层（４）和外壳（５）构成的联架，外壳（５）包裹保温层（４），保温层（４）内包夹联集热管（１）的蒸发段。联集热管的冷凝端置于联架的上部的空气流道（３）内。外壳（５）、保温层（４）和联集热管（１）的蒸发段三者同轴。多根镀膜真空管（７）并行排列，接受太阳辐照并将太阳能转化为热能，通过直管式热管将热量传递给联集热管蒸发端，联集热管冷凝端对空气流道内的过流空气进行加热，形成完整的两级热管式太阳能空气加热器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能空气加热设备，特别涉及一种两级热管式真空管太阳能空 气加热器。
技术介绍
目前，广泛应用的太阳能空气加热器主要为平板式空气加热器，在环境温度较低 的寒冷地区和寒冷季节，由于平板集热器热损失较大，导致热效率较低，也不能满足太阳能 干燥等对温度要求较高的应用领域热空气需求。研究人员试图通过真空管形式的空气集热 器实现较高温度和效率的太阳能空气加热，但是直通式的全玻璃真空管空气加热器由于接 受太阳辐照的玻璃内管温度较高，造成玻璃内管和外管的温差引起的玻璃膨胀差别较大， 导致很容易出现炸管现象，坏管率较高，寿命较短。采用玻璃与金属焊接的玻璃-金属真空 管空气加热器，由于金属和玻璃在材料和焊接工艺上的严格要求，加工较为复杂，成本也过 高。用内插管回流方式的U型真空管空气加热器，由于空气流程较长，流道较为复杂，系统 能耗较高。采用热管形式的太阳能加热器是解决太阳能空气加热器热损失高、阻力大等问 题的一个有效途径。中国专利ZL200520065009. 7给出了一种联箱式太阳能热水和空气加 热器，由于空气在密度、比热容等方面与水的差别很大，需要通过大流量、高风速、大换热面 积来实现热管式空气集热器热管放热端的热量释放，以保证集热器的正常运行和效率，该 结构过长的空气流道和较小的热管放热端换热面积，将导致空气加热器在换热效率较低， 空气阻力依然较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有太阳能空气加热器存在的阻力大、效率低以及热空气 温度低等缺点，提供一种高吸热、换热效率、长寿命、阻力小的太阳能空气加热器。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术主要包括镀膜真空管、直管式热管、联集热管、保温层、外壳等。镀膜真空管为单头开口结构，其内管套在外管内，并经热熔封和排气抽真空，形成 双层真空管。所述的镀膜真空管的内管外侧涂有选择性吸收涂层。直管式热管主要由蒸发 段、绝热段和冷凝段构成，蒸发段和冷凝段位于直管式热管的两端，绝热段为蒸发段和冷凝 段之间的部分。联集热管为一金属管，管内填充传热介质和强化传热部件。联集热管由吸 热蒸发段、绝热段和放热冷凝段构成，冷凝段和蒸发段位于联集热管两端，绝热段是处于蒸 发段和冷凝段之间的连接部分。镀膜真空管内插有直管式热管，镀膜真空管的内管和直管 式热管之间插入环状金属内插翅片以强化换热。镀膜真空管的上端为由保温层和外壳构成 的联架，外壳包裹保温层，保温层内包夹联集热管的蒸发段，联架的上部为空气流道，联集 热管的冷凝端置于空气流道内。所述的直管式热管的蒸发段插入镀膜真空管内，直管式热管经过由外壳和保温层 构成的固定联架插入联集热管上开设的直管式热管放热端插孔，并将热量传递给联集热管，联集热管蒸发段吸收来自直管式热管的能量，并通过联集热管冷凝端放热对空气流道 内的过流空气进行加热，实现两级热管式真空管太阳能空气加热器功能。本专利技术所述的直管式热管的功能在于吸收来自镀膜真空管吸热面的能量，并将 能量传递给联集热管。从结构组成和材料上，直管式热管可以采用低温低压液体传热材料、 无机盐传热材料等各种形式的、可以实现中低温启动的热管。直管式热管包括金属管壳、传 热介质和强化传热部件。金属管壳可以采用铜、铝等传热性能较好的金属材料制成。传热介 质可以是水等液体传热介质、也可以是特殊的无机盐传热介质等。强化传热部件，如吸液芯 等，对于重力热管强化传热效果明显。从几何结构上，直管式热管轴线基本为一条直线，类 似一根直管，其蒸发端和冷凝端直径可以不同，与目前在真空管热管水集热器中采用的热 管在几何结构上类似。从热学结构上，直管式热管主要由蒸发段、绝热段和冷凝段构成，对 于直管式热管处于垂直放置的工作状态而言，直管式热管蒸发段在下端、冷凝端在最上端， 绝热段是蒸发段和冷凝端之间的连接部分，这样的位置关系更有利于重力式热管内部传热 工质的循环。当热管蒸发段受热时，内部的传热介质吸热发生相变，在温差和压差的驱动下 向冷凝端流动，在冷凝端冷凝放热并发生相变，在重力、毛细材料等作用下返回蒸发端，实 现一个完整的蒸发冷凝和吸热放热的热管热传递过程。直管式热管冷绝热段是处于直管式 热管蒸发段和直管式热管冷凝段中间的连接管段，由于加热器结构和装配的关系，直管式 热管绝热段既不接受来自太阳的能量输入，也不向联集热管蒸发段释放热量，仅起到直管 式热管蒸发段和直管式热管冷凝端之间的连接作用。在位置关系上，直管式热管的蒸发段 插在镀膜真空管内，由环状金属内插翅片包夹住直管式热管蒸发段，通过环状金属内插翅 片吸收来自镀膜真空管吸热面的能量。直管式热管的冷凝段插在联集热管预留的热管冷凝 段插孔内，并将能量释放传递给联集热管。这种环状金属内插翅片结构也可以起到固定直 管式热管的作用。直管式热管数量与镀膜真空管数量相同。本专利技术所述的联集热管的功能在于吸收来自直管式热管冷凝端的能量，并通过 联集热管的冷凝端，将能量传递给过流空气。从结构组成和材料上，联集热管与直管式热管 相似，由金属管壳(铜、铝等传热性能较好的金属材料)、传热介质(可以是水等液体传热介 质、也可以是特殊的无机盐传热介质等)、强化传热部件(吸液芯等，对于重力热管强化传 热效果明显)等部件组成，其中金属管壳在最外部，对传热介质进行保护，并形成热管工作 所需求的密闭低压环境，管内填充传热介质和强化传热部件，吸液芯等强化传热部件具有 吸湿性。从几何结构上，联集热管和直管式热管不同，联集热管蒸发端为一根直管，并在联 集热管的蒸发端直管上预留有直管式热管冷凝端的插孔，所述的插孔数量与镀膜真空管和 直管式热管的数量相等，联集热管冷凝端由多根与蒸发端直管垂直连接的冷凝管组成，并 在冷凝管外侧有强化与空气换热的强化传热翅片。从热学结构上，联集热管由吸热蒸发段、 绝热段和放热冷凝段构成，就垂直放置的工作状态位置关系而言，联集热管的蒸发段在最 下端，并呈水平直管放置结构，联集热管冷凝段置于蒸发段上部，且联集热管冷凝段管束轴 线与联集热管蒸发段直管轴线呈垂直的位置关系，绝热段是处于蒸发段和冷凝段之间的连 接部分，当联集热管吸热段受热时，内部的传热介质吸热发生相变，在温差和压差的驱动下 向冷凝段流动，在冷凝段冷凝放热并发生相变，并在重力、毛细材料等作用下返回蒸发端， 实现一个完整的蒸发冷凝和吸热放热的热管热量热传递过程。联集热管冷绝热段是处于联 集热管蒸发段和联集热管冷凝段中间的连接管段，由于加热器结构和装配的关系，联集热管绝热段既不接受来自直管式热管的能量输入，也不向被加热空气释放热量，仅仅起到联 集热管蒸发段和联集热管冷凝端之间的连接作用。在位置关系上，联集热管蒸发段置于由 保温层和外壳构成的联架内，由保温层和外壳包裹，保温层在外壳和联集热管蒸发段直管 之间，起到保温作用，减小联集热管的散热热损失，在与联集热管蒸发段直管垂直连接的联 集热管冷凝端置于空气流道内，在工作状态下对空气流道内的过流空气进行加热。本专利技术用保温层减小联集热管的热损失，用外壳(可以采用镀锌板等金属或防老 化塑料材料等)对保温层、联集热管进行保护和固定，在联架上预留与联集热管上的直管 式热管插口同轴的圆孔，方便直管式热管和镀膜真空管的安装插入，联架和联集热管上的 直管式热管和镀膜真空管的预留插口的轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两级热管式真空管太阳能空气加热器，其特征在于，所述的太阳能空气加热器包括联集热管（１）、直管式热管（２）、空气流道（３）、保温层（４）、外壳（５）、环状金属内插翅片（６）、镀膜真空管（７）；镀膜真空管（７）为单头开口结构的双层玻璃真空管；直管式热管（２）由蒸发段、绝热段和冷凝段构成，蒸发段和冷凝段位于直管式热管（２）的两端，绝热段为蒸发段和冷凝段之间的部分；联集热管（１）由蒸发段、绝热段和放热冷凝段构成，冷凝段和蒸发段位于联集热管（１）的两端，绝热段是处于蒸发段和冷凝段之间的连接部分；镀膜真空管（７）内插有直管式热管（２），镀膜真空管（７）的内管和直管式热管（２）之间插入环状金属内插翅片（６）；镀膜真空管（７）的上端为由保温层（４）和外壳（５）构成的联架，外壳（５）包裹保温层（４），保温层（４）内包夹联集热管（１）的蒸发段，空气流道（３）位于联架的上部，联集热管的冷凝端置于空气流道（３）内；外壳（５）、保温层（４）和联集热管（１）的蒸发段三者同轴。

【技术特征摘要】
一种两级热管式真空管太阳能空气加热器，其特征在于，所述的太阳能空气加热器包括联集热管(1)、直管式热管(2)、空气流道(3)、保温层(4)、外壳(5)、环状金属内插翅片(6)、镀膜真空管(7)；镀膜真空管(7)为单头开口结构的双层玻璃真空管；直管式热管(2)由蒸发段、绝热段和冷凝段构成，蒸发段和冷凝段位于直管式热管(2)的两端，绝热段为蒸发段和冷凝段之间的部分；联集热管(1)由蒸发段、绝热段和放热冷凝段构成，冷凝段和蒸发段位于联集热管(1)的两端，绝热段是处于蒸发段和冷凝段之间的连接部分；镀膜真空管(7)内插有直管式热管(2)，镀膜真空管(7)的内管和直管式热管(2)之间插入环状金属内插翅片(6)；镀膜真空管(7)的上端为由保温层(4)和外壳(5)构成的联架，外壳(5)包裹保温层(4)，保温层(4)内包夹联集热管(1)的蒸发段，空气流道(3)位于联架的上部，联集热管的冷凝端置于空气流道(3)内；外壳(5)、保温层(4)和联集热管(1)的蒸发段三者同轴。2.根据权利要求1所述的两级热管式真空管太阳能空气加热器，其特征在于，所述的 联集热管(1)的蒸发段预留有与镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：原郭丰，王志峰，付向东，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]