減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件制造技術

減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件，由金屬熱管真空集熱元件和置于真空隔熱層內的空曬保護器組成，空曬保護器由一個與熱管熱端傳熱連接的熱力驅動器件和傳熱直筒組成，空曬保護器有兩種穩定狀態：傳熱直筒伸出傳熱連接罩玻璃管尾端時的開啟導熱狀態；傳熱直筒縮回不傳熱連接罩玻璃管尾端時的關閉絕熱狀態；熱力驅動器件包括熱敏永磁鋼驅動器件、雙金屬片驅動器件、記憶合金驅動器件、膜盒驅動器件，其特征是傳熱直筒與熱管熱端底端處直接或者通過熱匯采用一維移動副結構低熱阻連接；傳熱直筒可前后移動；傳熱直筒的外端部形狀與罩玻璃管尾端內表面相吻合。本發明專利技術采用一個小功率空曬保護器就可保證熱管內部水蒸汽壓力始終不超過2個大氣壓。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件。
技術介紹
真空集熱管在其罩玻璃管與內玻璃管之間設置真空隔熱層，可制造冬季也能提供生活熱水的真空太陽能熱水器。用熱管真空集熱管制造的太陽能熱水器更具有管內無水能效比高、符合衛生飲用水標準、單管損壞照樣工作等優點。因此。管內無水的太陽能真空熱管熱水器將有可能占領越來越多的市場份額。但空曬時，集熱元件熱管內部溫度可達230°C，這個溫度對應的飽和水蒸汽壓為28.53個大氣壓，對應的工質充裝量與熱管容積之比即工質容積比為1.1%，即每I升容積有11暈升水。通過減少工質充裝量可以降低空曬時熱管內部的壓力，以水工質為例:當工質充裝量/熱管容積率從5暈升/1000暈升時的0.5%降低至2暈升/1000暈升時的0.2%,相應地其最高飽和蒸汽壓從180°C的約10個大氣壓降低至140°C的約3.7個大氣壓，并且熱管內部從140°C約3.7個大氣壓的最高蒸汽壓繼續升溫至180°C時內部壓力僅有4個大氣壓左右。但有時工質充裝量不能僅僅以空曬時的內部壓力來決定。對于一支工質充裝量/熱管容積率為0.2%、內部容積1000毫升、長度2000毫米的熱管，如果為了使空曬230°C時內部壓力不超過4個大氣壓，則工質充裝量約1.8毫升。問題是所述熱管即使為光管結構，在傾斜約45度工作時，冷端的冷凝水、熱端的流動水加上85°C水蒸汽的水量0.353毫升之和會遠超過1.8毫升。為了滿足熱管正常工作 而使工質充裝量/熱管容積率大于0.2%甚至0.3%，并確保銅水熱管不因為空曬而蠕變失效，必須采取空曬保護措施。中國專利技術專利2009101951003抗空曬全玻璃真空熱管集熱元件，披露了一種空曬保護全玻璃真空熱管集熱元件，由在真空集熱元件吸收體和罩玻管之間設置可控傳熱通道構成，可控傳熱通道由活動傳熱件和驅動件組成，其特征在于含有與真空集熱元件吸收體低熱阻連接的熱力換能驅動件。由于這項專利不是專門針對重力熱管集熱元件的，因而針對性不強；其采用的雙金屬片熱力換能驅動件本來產品的一致性就不好，在多次受熱變形后恢復原狀的能力又會降低，其所承擔的控制系統相關的工作點設定、控制變量輸入、t匕較、換能和能量供給以及執行功能因為精度受到影響而遠不能正常有效工作到集熱元件可能的20年設計壽命。圖2給出一支傾斜安置的光管結構重力熱管結構示意圖。圖2中，熱管I由管殼和內部工質制成。其工作原理為:熱能從下方的熱端即并排向里的箭頭標示處輸入，使熱管I內部底端處的工質受熱汽化，蒸汽在壓差的作用下，向上行進到熱管冷端即箭頭并排向外標示處放出熱能供應給負荷并冷凝成液體在重力作用下回流至下面的冷端，在熱端工質再次受熱汽化……，由此不斷循環實現兩相流換熱循環。熱管具有優異的傳熱能力、熱流密度變換能力和等溫特性。如果熱管I熱端輸入100瓦，則其冷端輸出最高可以達到97瓦甚至更高。如果試圖對圖2的熱管I僅僅從下面輸入熱能，而不取走熱能，則熱管I內部蒸汽壓會急劇上升。如果熱管I采用水作為工質并且足夠多，則在熱管I溫度達到230°C時，內部最高壓力可達28.53個大氣壓。如果試圖對圖2的熱管I從上到下全面加熱并從下面略高于熱管I底端的地方譬如從底端開始的占整個熱管I長度3%的一段取出熱能，即僅僅令底端往前占熱管I總長度3%的部位同時作為重疊冷端，則熱管I內部的蒸汽壓會降到與下面冷端的溫度相對應的飽和蒸汽壓。譬如用水作為工質時，保持熱管I下面重疊冷端的溫度100°C，則即使上面其他部分加熱到230°C，因為熱管I內部的液態工質都集聚于所述重疊冷端，除所述重疊冷端之外上面的熱管I熱端由于沒有工質補充整個干涸，兩相流傳熱機制不復存在。熱管I內部的蒸汽壓力也只有約I個大氣壓。重疊冷端的一個例子是熱管管壁帶有吸收膜，吸收太陽光作為熱能輸入，同時用傳熱器件低熱阻連接所述熱管管壁并將熱能轉移。這種令熱管I傾斜布置、熱能從熱管I上面輸入而只用下面一小段作為重疊冷端的設計在其他場合或許沒有什么意義，但用于太陽能集熱元件的空曬保護，因為只需要極小一部分散熱功率——這部分散熱功率用于確?？諘癜l生時，空曬保護裝置開始起作用的初期熱管內部蒸汽壓的最高值不超過設定值；這部分散熱功率還要大于所述重疊冷端作為熱端的熱能輸入功率——因而具有散熱器件體積緊湊、性能可靠、散熱功率小、對真空隔熱層的放氣少、對吸收體的遮擋影響小以及可利用集熱元件尾端作為散熱界面的優點。可以看到，重疊冷端的面積越小、所述空曬保護器件所需要的散熱功率也越小、越有利。實際的集熱元件需要尾盒之類的器件進行安置。尾盒會遮蓋集熱元件的尾端。被尾盒遮蓋的部分都不屬于重疊冷端。之所以還會用到重疊冷端，是因為有些集熱元件空曬保護裝置比較適合安裝于真空隔熱層的筒形段或者，集熱元件罩玻璃管帶有縮頸段并且是采用在縮頸段形成后裝配內玻璃管，然后再對罩玻璃管圓封拉尾管簡稱后拉尾管的工藝。后拉尾管工藝形成的圓封端如果不適合用于散熱，就需要利用從所述圓封端往上的罩玻璃管筒形段進行散熱。與所述筒形段相對應的熱管或者內玻璃管尾端部分屬于重疊冷端。重疊冷端是基于阻斷熱管兩相流換熱循環的減壓空曬保護設計，這是與上述中國專利技術專利2009101951003抗空曬全玻璃真空熱管集熱元件的非減壓空曬保護設計可控散熱通道本質區別。中國912050845技術電飯煲用自動磁性溫控開關，介紹了一種利用熱磁力換能元件工作原理。
技術實現思路
本專利技術的目的是要提供減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件。本專利技術解決其技術問題所采取的技術方案:用金屬熱管真空集熱元件和置于所述集熱元件尾端真空隔熱層內的空曬保護器，組成一支減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件。金屬熱管真空集熱元件用可伐封接罩玻璃管2和帶翅板的金屬殼體熱管I制成。所述集熱元件垂直或者傾斜安裝，所述熱管依靠重力工作。所述空曬保護器由一個與所述熱管熱端傳熱連接的熱力驅動 器件、與熱力驅動器件傳動連接或者與熱力驅動器件一體制造的傳熱直筒組成，所述空曬保護器具有兩種穩定狀態:傳熱直筒伸出傳熱連接罩玻璃管尾端時的開啟導熱狀態；傳熱直筒縮回不傳熱連接罩玻璃管尾端時的關閉絕熱狀態。所述熱力驅動器件包括熱敏永磁鋼驅動器件、雙金屬片驅動器件、記憶合金驅動器件、膜盒驅動器件之一。傳熱直筒與熱管熱端底端處采用一維移動副結構低熱阻連接；或者傳熱直筒與一個熱匯采用一維移動副結構低熱阻連接，所述熱匯與熱管熱端底端處低熱阻連接。傳熱直筒可沿集熱元件軸心線方向作前后移動；。傳熱直筒的外端部形狀與罩玻璃管尾端內表面相吻合。還可以令所述罩玻璃管尾端內表面低熱阻連接一個散熱貼片；散熱貼片與傳熱直筒的傳熱狀態根據熱力驅動器件的狀態改變而改變。還可以令傳熱直筒含有一段擴徑段，擴徑段的外端部的形狀與罩玻璃管尾端內表面的相吻合。還可以令散熱貼片與熱匯之間采用卡簧高熱阻連接；或者罩玻璃管尾端內側與熱管熱端底端處通過一個卡簧高熱阻連接。還可以令所述熱力驅動器件為由一塊熱敏永磁鋼和一塊軟鐵構成的熱敏永磁鋼驅動器件。熱敏永磁鋼通過一塊熱導與熱管熱端低熱阻連接。熱敏永磁鋼上面含有遮光板。軟鐵受約束可沿集熱元件軸心線方向作前后移動并通過傳動鋼絲與傳熱直筒傳動連接。還可以令所述集熱元件尾端為自集熱元件尾端底部外表面起往前不超過集熱元件總長度6%的部分。本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件，由金屬熱管真空集熱元件和置于所述集熱元件尾端真空隔熱層內的空曬保護器組成，金屬熱管真空集熱元件用可伐封接罩玻璃管和翅板金屬熱管制成，所述集熱元件垂直或者傾斜安裝，所述熱管依靠重力工作，所述空曬保護器由一個與所述熱管熱端傳熱連接的熱力驅動器件、與熱力驅動器件傳動連接或者與熱力驅動器件一體制造的傳熱直筒組成，所述空曬保護器具有兩種穩定狀態：傳熱直筒伸出傳熱連接罩玻璃管尾端時的開啟導熱狀態；傳熱直筒縮回不傳熱連接罩玻璃管尾端時的關閉絕熱狀態；所述熱力驅動器件包括熱敏永磁鋼驅動器件、雙金屬片驅動器件、記憶合金驅動器件、膜盒驅動器件之一，其特征是傳熱直筒與熱管熱端底端處采用一維移動副結構低熱阻連接；或者傳熱直筒與一個熱匯采用一維移動副結構低熱阻連接，所述熱匯與熱管熱端底端處低熱阻連接；傳熱直筒可沿集熱元件軸心線方向作前后移動；傳熱直筒的外端部形狀與罩玻璃管尾端內表面相吻合。

【技術特征摘要】
1.減壓空曬保護金屬熱管真空集熱元件，由金屬熱管真空集熱元件和置于所述集熱元件尾端真空隔熱層內的空曬保護器組成，金屬熱管真空集熱元件用可伐封接罩玻璃管和翅板金屬熱管制成，所述集熱元件垂直或者傾斜安裝，所述熱管依靠重力工作，所述空曬保護器由一個與所述熱管熱端傳熱連接的熱力驅動器件、與熱力驅動器件傳動連接或者與熱力驅動器件一體制造的傳熱直筒組成，所述空曬保護器具有兩種穩定狀態:傳熱直筒伸出傳熱連接罩玻璃管尾端時的開啟導熱狀態；傳熱直筒縮回不傳熱連接罩玻璃管尾端時的關閉絕熱狀態；所述熱力驅動器件包括熱敏永磁鋼驅動器件、雙金屬片驅動器件、記憶合金驅動器件、膜盒驅動器件之一，其特征是傳熱直筒與熱管熱端底端處采用一維移動副結構低熱阻連接；或者傳熱直筒與一個熱匯采用一維移動副結構低熱阻連接，所述熱匯與熱管熱端底端處低熱阻連接；傳熱直筒可沿集熱元件軸心線方向作前后移動；傳熱直筒的外端部形狀與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施國樑，
申請(專利權)人：海寧伊滿閣太陽能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：