專利名稱：具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器，屬于太陽能熱水器的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景 現(xiàn)有的重力熱管式真空管太陽能熱水器主要由重力熱管式真空管、儲(chǔ)水箱、支架等組成。重力熱管式真空管太陽能熱水器的工作原理是重力熱管式真空管分為下面的蒸發(fā)段和上面的冷凝段。下面的蒸發(fā)段由內(nèi)外二層同心玻璃圓管組成，外層圓管為透明玻璃管，太陽能以很高的透射率穿過外層玻璃管。內(nèi)層玻璃管外表面涂有吸收太陽能的涂層，內(nèi)管和外管間的空間抽成真空，以阻止內(nèi)層吸收熱量的散失。內(nèi)層玻璃管內(nèi)裝有易蒸發(fā)的液體，太陽光穿過外管被內(nèi)管外表面涂層吸收，內(nèi)層管內(nèi)的液體受熱成為蒸汽。蒸汽上升至冷凝段，冷凝段為蒸發(fā)段內(nèi)管的延伸，只有一層玻璃管，外表面沒有吸收太陽能的涂層。冷凝段插入熱水器儲(chǔ)水箱中，與水箱內(nèi)的冷水接觸。由蒸發(fā)段上升到冷凝段的蒸汽被水箱內(nèi)的冷水冷卻為液體，向冷水放出熱量加熱冷水，凝結(jié)液體在重力作用下流回下面的蒸發(fā)段進(jìn)行循環(huán)工作。通過熱管內(nèi)工質(zhì)周而復(fù)始的在蒸發(fā)段吸收太陽能成為蒸汽、蒸汽在凝結(jié)段向水箱內(nèi)水凝結(jié)放熱的過程，儲(chǔ)水箱內(nèi)水溫不斷上升，從而獲得熱水。重力熱管式太陽能真空管的蒸發(fā)段是主要部分，冷凝段所占比例較小。蒸發(fā)段與其內(nèi)部液體工質(zhì)的接觸面積越大，則加熱液體工質(zhì)的面積越大，更多的液體工質(zhì)可成為蒸汽，熱水器對(duì)太陽能的利用效率越高。為確保重力熱管能夠正常工作，熱管內(nèi)充注液體工質(zhì)量不能超過管內(nèi)體積的25%。也就是說，如果管內(nèi)液體工質(zhì)未變成蒸汽，蒸發(fā)段有75%的面積未接觸到液體工質(zhì)。蒸發(fā)段產(chǎn)生蒸汽后，蒸汽上升至冷凝段并被冷卻成液體。液體向下流回至蒸發(fā)段，液體在傾斜放置的圓柱形真空管中向下流動(dòng)時(shí)，在重力作用下會(huì)集中在真空管的下側(cè)，而且冷凝液的流量很小，這就造成蒸發(fā)段與冷凝液僅在下側(cè)的很小面積上接觸。蒸發(fā)段的上側(cè)被太陽光照射，下側(cè)不會(huì)被太陽照射。即與蒸發(fā)段下側(cè)接觸的冷凝液不能吸收熱量產(chǎn)生蒸汽，蒸發(fā)段上側(cè)不能被冷凝液冷卻，處于空曬狀態(tài)，溫度會(huì)急劇升高。位于蒸發(fā)段底部的液體工質(zhì)也存在同樣的問題，因?yàn)樵谡婵展軆A斜放置的情況下，蒸發(fā)段底部的液體更多的接觸到不吸熱的下側(cè)表面，上側(cè)吸熱表面不能被液體冷卻而處于空曬狀態(tài)。因此，重力熱管式真空管最多僅有25%的蒸發(fā)段面積與液體接觸并產(chǎn)生蒸汽，75%面積不能加熱液體產(chǎn)生蒸汽。這使得這種真空管收集太陽能的效率較低，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明，重力熱管式真空管收集太陽能的效率低于普通真空管。而且，蒸發(fā)段75%未接觸液體的面積處于空曬狀態(tài)，溫度很高，這會(huì)損壞該部分吸收太陽能的涂層，造成真空管損壞。
發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的重力熱管式真空管太陽能熱水器收集太陽能效率低、吸收太陽能的涂層易高溫?fù)p壞的缺點(diǎn)，提供一種新型的熱管式真空管太陽能熱水器。本實(shí)用新型的目的可采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器，包括冷凝段和蒸發(fā)段的真空管、儲(chǔ)水箱、密封圈、托板、支架、水和熱管工質(zhì)，托板設(shè)在支架上，用來支撐真空管的蒸發(fā)段底部；真空管的冷凝段與蒸發(fā)段的內(nèi)管為連通的整體；真空管的冷凝段通過儲(chǔ)水箱壁上的孔插入儲(chǔ)水箱內(nèi)；在真空管的冷凝段與儲(chǔ)水箱壁的孔之間設(shè)有密封圈，所述真空管蒸發(fā)段內(nèi)管的內(nèi)側(cè)表面，沿著管的軸向布置有吸液芯。所述的支架為儲(chǔ)水箱和真空管的組裝提供支撐，保持太陽能熱水器的穩(wěn)定，并使真空管保持正確的方向以充分吸收太陽能。托板從下面對(duì)真空管進(jìn)行支撐及固定。密封圈用來防止儲(chǔ)水箱內(nèi)的水通過真空管冷凝段與儲(chǔ)水箱間的縫隙泄漏。在蒸發(fā)段內(nèi)管的內(nèi)表面，沿管的軸向布置吸液芯。聚集在蒸發(fā)段下部的液態(tài)工質(zhì)，以及冷凝段流回的冷凝液，在吸液芯毛細(xì)力的作用下，充滿所有的吸液芯。吸液芯密布在蒸發(fā)段內(nèi)側(cè)表面，因此蒸發(fā)段內(nèi)側(cè)表面全部被液體工質(zhì)濕潤。吸液芯的作用就是將原本聚集在內(nèi)管某些位置的液態(tài)工質(zhì)重新分配，使蒸發(fā)段內(nèi)側(cè)所有表面都能被液態(tài)工質(zhì)潤濕。本實(shí)用新型的熱水器具有啟動(dòng)快、真空管內(nèi)不產(chǎn)生污垢、真空管不易爆管、不易凍結(jié)、傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本實(shí)用新型在真空管蒸發(fā)段的內(nèi)側(cè)表面布置了吸液芯，這些吸液芯可以使得管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)將蒸發(fā)段全部?jī)?nèi)表面濕潤，蒸發(fā)段的全部吸熱表面都能接觸到液體工質(zhì)并產(chǎn)生蒸汽，因此，本實(shí)用新型提出的太陽能熱水器具有較高的效率，真空管的吸熱表面不會(huì)形成高溫?fù)p壞，從而克服了現(xiàn)有重力熱管式真空管太陽能熱水器存在的二個(gè)嚴(yán)重缺陷。

圖I為本實(shí)用新型的具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中真空管蒸發(fā)段的剖面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。結(jié)合圖I和圖2，本實(shí)用新型太陽能熱水器主要由冷凝段6、具有吸液芯8的蒸發(fā)段3的真空管、儲(chǔ)水箱I、密封圈2、支架系統(tǒng)、水7和熱管工質(zhì)9等組成。支架系統(tǒng)由支架5和托板4組成，為儲(chǔ)水箱I和真空管的組裝提供支撐，保持太陽能熱水器的穩(wěn)定，并使真空管保持正確的方向以充分吸收太陽能。需要加熱的冷水通過管道進(jìn)入儲(chǔ)水箱，被加熱后再通過管道提供給熱水用戶。真空管的蒸發(fā)段3由內(nèi)、外二層玻璃管組成，外層玻璃管透明，太陽光可透過。內(nèi)層玻璃管的外側(cè)涂有吸收太陽能的涂層，太陽能被涂層吸收后可加熱真空管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)，液態(tài)工質(zhì)變?yōu)檎羝⑸仙晾淠?。?nèi)、外層玻璃管的間隙被抽成真空，以減少內(nèi)管溫度升高后能量向外界的散失。蒸汽在傾斜放置的真空管內(nèi)上升至冷凝段6，冷凝段6伸入太陽能熱水器的儲(chǔ)水箱內(nèi)。冷凝段6為單層玻璃，外側(cè)沒有吸收太陽能的涂層，冷凝段6內(nèi)的高溫蒸汽向管外的低溫水放出熱量，儲(chǔ)水箱I內(nèi)的水溫度上升。蒸汽被冷卻后成為液體，液體向下流動(dòng)進(jìn)入蒸發(fā)段3，經(jīng)過吸液芯8時(shí)液體再次濕潤蒸發(fā)段表面。從而太陽能熱水器內(nèi)形成如下的循環(huán)工作過程涂層吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為熱能一液態(tài)工質(zhì)吸熱成為蒸汽一蒸汽上升至冷凝段一蒸汽放熱凝結(jié)成液體，儲(chǔ)水箱內(nèi)水溫上升一液體下降至蒸發(fā)段一吸液芯分配液體至蒸發(fā)段表面。經(jīng)過較長時(shí)間的工作后，太陽能熱水器即可產(chǎn)生熱水。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型熱水器結(jié)構(gòu)可以采用的一個(gè)具體方法如下I、制作一個(gè)具有保溫層的圓柱形儲(chǔ)水箱，在儲(chǔ)水箱上均勻地鉆一排孔，孔的直徑與密封環(huán)外徑相匹配。2、使用金屬泡沫材料制作細(xì)長圓柱形吸液芯，吸液芯長度等于真空管蒸發(fā)段長度。3、制作真空管內(nèi)管，在內(nèi)管內(nèi)表面沿管長方向開設(shè)一定數(shù)量的槽道，這些槽道的寬度等于吸液芯直徑。將吸液芯安置在這些槽道位于蒸發(fā)段的部分，加入適量的液態(tài)熱管工質(zhì)，然后將內(nèi)管二端封死，在蒸發(fā)段外表面噴涂太陽能吸收涂層。4、制作一端封閉，一端開口的真空管外管，外管直徑大于內(nèi)管，長度小于內(nèi)管。5、將內(nèi)管從外管的開口端插入，插入后保證內(nèi)管和外管間不接觸并留有均勻的間隙，使用焊接工藝將外管開口端與內(nèi)管外側(cè)進(jìn)行連接。6、使用抽真空工藝排除內(nèi)管和外管間封閉空間內(nèi)的空氣。具有吸液芯的熱管式真空管制作完成。7、使用角鋼和鋼板制作太陽能熱水器的支架和托板，并焊接成支架系統(tǒng)。8、將儲(chǔ)水箱放置在支架上，將密封圈安置在儲(chǔ)水箱的孔內(nèi)，將真空管的冷凝段通過密封圈插入儲(chǔ)水箱內(nèi)，真空管蒸發(fā)段的下端放置于托板的圓孔內(nèi)。9、通過儲(chǔ)水箱上的進(jìn)水管使侍加熱的水充滿儲(chǔ)水箱。通過以上程序所描述的制作方法，具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器即加工完成。將熱水器放置于可以充分吸收太陽能的地點(diǎn)和方位，經(jīng)過一段時(shí)間后，儲(chǔ)水箱內(nèi)即可得到熱水。權(quán)利要求1.具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器，包括具有冷凝段(6)和蒸發(fā)段(3)的真空管、儲(chǔ)水箱(I)、密封圈(2)、托板(4)、支架(5)、水(7)和熱管工質(zhì)(9)，托板設(shè)在支架上，用來支撐真空管蒸發(fā)段的底部；真空管的冷凝段與蒸發(fā)段的內(nèi)管為連通的整體；真空管的冷凝段通過儲(chǔ)水箱壁上的孔插入儲(chǔ)水箱內(nèi)；在真空管的冷凝段與儲(chǔ)水箱壁的孔之間設(shè)有密封圈，其特征在于，所述真空管蒸發(fā)段內(nèi)管的內(nèi)側(cè)表面，沿著管的軸向布置有吸液芯。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有吸液芯的熱管式真空管太陽能熱水器，屬于太陽能熱水器的技術(shù)領(lǐng)域。該熱水器包括具有冷凝段和蒸發(fā)段的真空管、儲(chǔ)水箱、密封圈、托板、支架、水和熱管工質(zhì)，托板設(shè)在支架上，用來支撐真空管蒸發(fā)段的底部；真空管的冷凝段與蒸發(fā)段的內(nèi)管為連通的整體；真空管的冷凝段通過儲(chǔ)水箱壁上的孔插入儲(chǔ)水箱內(nèi)；在冷凝段與儲(chǔ)水箱壁的孔之間設(shè)有密封圈；在蒸發(fā)段內(nèi)管的內(nèi)側(cè)表面，沿著管的軸向布置吸液芯。本實(shí)用新型的太陽能熱水器克服了現(xiàn)有重力熱管式真空管太陽能熱水器收集太陽能效率低、吸收太陽能的涂層易高溫?fù)p壞的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/32GK202382447SQ201120438040
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者張奕, 張海云, 沈燕婷, 顧鑫, 魏潔 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)