一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器的制造方法

专利名称:一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，属于太阳能集热器【技术领域】。本实用新型包括透明玻璃盖板Ⅰ、吸热底板、万向热管、集气管道、冷空气入口、热空气出口、透明玻璃盖板Ⅱ、保温层、集热器背板、保温壳体。本实用新型运用了万向热管的Ω状空心微通道集热技术，具有更为优越的集热和传热效率，不但能有效地克服重力热管集热器在适用场所及安装空间上的众多不便，而且，在更为有效的传热性能和作用面积下，能进一步提高集热空气温度，增强集热器集热效率。
【专利说明】一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，属于太阳能集热器【技术领域】。

【背景技术】
[0002]热管具有传热系数高、传热温差小及单向传热等诸多优良特性。目前，现有的热管主要分为重力热管和吸液芯热管两类。合理布置以热管为集热与传热部件的太阳能集热器能进一步提高集热器的集热空气温度和集热效率。但是，一方面，重力热管要想实现管内相变工质的再循环，在使用安装时必须满足蒸发段在下方、冷凝段在上方的安装倾角的要求，从而利用管内工质自重作用由冷凝段流回到蒸发段；那么，采用重力热管的太阳能集热器必定会在整体厚度或长度上占用过多的空间，以致给集热器在适用场所及安装空间上带来诸多不便。另一方面，吸液芯热管虽然不需要蒸发段在下、冷凝段在下的安装要求，克服了重力热管安装倾角的不足，而且能实现任意方向的安装，但是，吸液芯热管要想实现这些功能，完成管内相变工质的再循环，那么就要在管内设置吸液芯，从而利用吸液芯的毛细力作用将冷凝段的液态工质抽吸回蒸发段，以便管内工质的再循环。


【发明内容】

[0003]本实用新型要解决的技术问题是:本实用新型提供一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，运用万向热管的Ω状空心微通道集热技术，尽可能的增大该新型集热器的有效集热与换热面积，一方面，能够有效地克服重力热管集热器在外形尺寸、适用场所及安装空间上的众多不足，其次，在更为有效的传热性能以及集热和热对流面积作用下，能有效提高集热器有效太阳辐射能，发挥热管外表面及吸热底板的热对流作用，进一步提高集热空气温度，增强集热器集热效率。
[0004]本实用新型技术方案是:一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，包括透明玻璃盖板I 1、吸热底板2、万向热管3、集气管道4、冷空气入口 5、热空气出口 6、透明玻璃盖板II 7、保温层8、集热器背板9、保温壳体10 ;所述保温壳体10中集热器背板9及侧框的内侧均设有保温层8，集热器背板9上保温层8的上面设有吸热底板2，万向热管3和集气管道4均设于整块的吸热底板2之上，具体的，集气管道4设置在吸热底板2中间位置，集气管道4为一个密闭空间，集气管道4密闭空间的两侧由保温隔板11构成，集气管道4密闭空间的上侧设有独立透明玻璃盖板II 7，万向热管3横向均匀的布置在集气管道4的两侦牝且集气管道4左右两侧的万向热管3的冷凝段交替的穿过保温隔板11穿插在集气管道4中，万向热管3与吸热底板2所在的水平面呈平行安装，集气管道4的前后两侧设有冷空气入口 5、热空气出口 6，冷空气入口 5、热空气出口 6与集热器进出口风管相连，保温壳体10的顶部用一块透明玻璃盖板I I封住使得所述新型万向热管集热的太阳能空气集热器整体形成一个密闭空间；
[0005]所述万向热管3包括Ω状空心微通道13、万向热管内腔14、金属管15、金属肋片16 ;所述金属管15内部沿内管壁12 —周均匀的布有若干个被挖了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，在金属管15内部的内管壁12上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，Ω状空心微通道13的开口部分朝向万向热管内腔14，金属管15的外表面设有金属肋片16。
[0006]所述万向热管3的金属肋片16表面为黑色。
[0007]所述吸热底板2为黑色。
[0008]所述万向热管3整体上以金属管外包相变传热工质的结构形式。在金属管15内部，沿内管壁12—周均匀的布有若干个被挖空了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，故在金属管内壁上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，形成一定的毛细力。
[0009]当万向热管3蒸发段受热时，管内的液态工质将吸热蒸发为气态，这时，在蒸发段与冷凝段间微小的压差下，气态的集热工质会把热量带到冷凝段并在冷凝段完成放热后变回液态；此时，Ω状空心微通道13会通过自身毛细力作用，将冷凝段的液态工质又吸回到蒸发段以便实现再次循环。该万向热管3不需要单独设置吸液芯就能在具体工程应用时实现任意方向安装，故称为万向热管。
[0010]本实用新型的工作过程是:使用时，将该新型集热器以与水平面成O?90°夹角且使集热器表面正对着太阳方向安装固定好；在万向热管3的蒸发段，当太阳光照射在集热器表面，透过透明玻璃盖板I I投射在集热器内吸热底板2和万向热管3的蒸发段表面金属肋片16上，万向热管3会通过自身相变传热方式，将来自于万向热管3蒸发段金属肋片所吸收的太阳辐射能以及集热器内吸热底板2在吸收太阳热辐射后以热辐射和热对流形式到达热管蒸发段表面的热能传递到集热器的集气管道4内，即万向热管的冷凝段。冷空气由空气入口 5进入集气管道4，在集气管道4内，空气将和来自于热管3冷凝段金属肋片、集气管道4内吸热底板2所吸收的太阳辐射能以及来自万向热管蒸发段的有效辐射能以对流换热的形式实现能量交换，加热空气，最后被加热的热空气由热空气出口 6输出；
[0011]所述万向热管3，在金属管15内部，沿内管壁12—周均匀的布有若干个被挖空了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，故在金属管内壁上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，形成一定的毛细力，使万向热管在安装时可平行于吸热地板所在的水平面，见图2 ;同时，在金属管15外表面设有黑色金属肋片16能增加热管表面有效面积，提高热管表面的吸热和散热性能。此外，该新型集热器内整块表面被涂黑了的吸热底板2，能进一步增加集热器有效吸热面积和开发、利用吸热底板2的热对流。这样，相比重力热管集热器，一方面，Ω状空心微通道13毛细力的作用使万向热管3在使用时不受安装倾角的限制，能有效改善集热器自身在厚度或长度等外型尺寸的不足，从而克服了重力热管集热器在适用场所和安装空间上的众多不便。另一方面，万向热管3蒸发段所吸收的热量，除了来源于蒸发段金属肋片16的太阳热辐射外，还增加了吸热底板2在吸收太阳热辐射后对热管蒸发段表面的热辐射和热对流；同时，在万向热管3冷凝段与集热介质实现对流换热的热量，除了来自于蒸发段的有效太阳辐射能外，还增加了集气管道4内吸热底板2以及热管冷凝段金属肋片16所吸收的太阳热辐射。
[0012]选用万向热管3，且将集热器内部的吸热底板2 (可采用铝底板)及所有万向热管3表面的金属肋片16涂黑；在万向热管蒸发段，金属肋片16所吸收的太阳辐射能以及集热器内吸热底板2在吸收太阳热辐射后以热辐射和热对流形式到达热管蒸发段表面的热能，通过万向热管3自身相变传热的方式传输到热管的冷凝段；在万向热管3的冷凝段，金属肋片16和集热器内吸热底板2所吸收的太阳辐射能以及来自热管蒸发段的有效热能，将在集热器的集气管道4内和集热介质以对流换热的形式实现能量交换，从而加热集热介质。
[0013]本实用新型中万向热管3整体上以金属管15外包相变传热工质的结构形式。在金属管15内部，由于万向热管3内管壁12设有细小的Ω状空心微通道13，产生的毛细力作用实现了与水平面平行安装，能有效避免了重力热管集热器在外形尺寸、适用场所及安装空间上的众多不利因素，而且，Ω状空心微通道13，与吸液芯相比，具有更为优越的集热和传热效率；金属管15外表面设有金属肋片16能增加热管表面有效作用面积，提高热管表面的吸热和散热性能。
[0014]此外，本实用新型涉及的利用万向热管3集热的太阳能空气集热器，在集热器内整块被涂黑了的吸热底板2更是能提高和改善该新型集热器的有效太阳热辐射和对流换热等性能。因而本实用新型集成了重力热管集热与平板集热的优点，并克服了二者各自的缺点，提高了集热器的有效太阳辐射能，开发和利用热管表面及吸热底板的热对流作用，进一步提高集热空气温度，增强集热器集热效率。
[0015]本实用新型的有益效果是:此集热器与重力热管集热器相比，一方面，万向热管自身少了安装倾角，避免了重力热管集热器在外形尺寸、适用场所及安装空间上的众多不利因素，安装上更为自由，其次，由于万向热管的Ω空心状微通道集热技术在性能上要优于吸液芯热管中的吸液芯部件，加上热管外表面肋片以及集热器内吸热底板能进一步增加集热器有效吸热面积以及对流换热作用，所以，万向热管自身具有更为优越的集热和传热效率；而与重力热管集热器相比，该种利用万向热管集热的太阳能空气集热器在更为有效的传热性能以及集热和热对流面积作用下，能进一步提高集热空气温度，增强集热器集热效率，此集热器将会在干燥和采暖等领域中具有更广阔的应用前景。

【附图说明】

[0016]图1是本实用新型万向热管剖面结构示意图；
[0017]图2是本实用新型剖面结构示意图；
[0018]图3是本实用新型结构示意图。
[0019]图1-3中各标号:1-透明玻璃盖板I，2-吸热底板，3-万向热管，4-集气管道，
5-冷空气入口，6-热空气出口，7-透明玻璃盖板II，8-保温层，9-集热器背板，10-保温壳体，11-保温隔板，12-内管壁，13-Ω状空心微通道，14-万向热管内腔，15-金属管，16-金属肋片。

【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
[0021]实施例1:如图1-3所示，一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，包括透明玻璃盖板I 1、吸热底板2、万向热管3、集气管道4、冷空气入口 5、热空气出口 6、透明玻璃盖板II 7、保温层8、集热器背板9、保温壳体10 ;所述保温壳体10中集热器背板9及侧框的内侧均设有保温层8，集热器背板9上保温层8的上面设有吸热底板2，万向热管3和集气管道4均设于整块的吸热底板2之上，具体的，集气管道4设置在吸热底板2中间位置，集气管道4为一个密闭空间，集气管道4密闭空间的两侧由保温隔板11构成，集气管道4密闭空间的上侧设有独立透明玻璃盖板II 7，万向热管3横向均匀的布置在集气管道4的两侦牝且集气管道4左右两侧的万向热管3的冷凝段交替的穿过保温隔板11穿插在集气管道4中，万向热管3与吸热底板2所在的水平面呈平行安装，集气管道4的前后两侧设有冷空气入口 5、热空气出口 6，冷空气入口 5、热空气出口 6与集热器进出口风管相连，保温壳体10的顶部用一块透明玻璃盖板I I封住使得所述新型万向热管集热的太阳能空气集热器整体形成一个密闭空间；
[0022]所述万向热管3包括Ω状空心微通道13、万向热管内腔14、金属管15、金属肋片16 ;所述金属管15内部沿内管壁12 —周均匀的布有若干个被挖了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，在金属管15内部的内管壁12上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，Ω状空心微通道13的开口部分朝向万向热管内腔14，金属管15的外表面设有金属肋片16。
[0023]实施例2:如图1-3所示，一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，包括透明玻璃盖板I 1、吸热底板2、万向热管3、集气管道4、冷空气入口 5、热空气出口 6、透明玻璃盖板II 7、保温层8、集热器背板9、保温壳体10 ;所述保温壳体10中集热器背板9及侧框的内侧均设有保温层8，集热器背板9上保温层8的上面设有吸热底板2，万向热管3和集气管道4均设于整块的吸热底板2之上，具体的，集气管道4设置在吸热底板2中间位置，集气管道4为一个密闭空间，集气管道4密闭空间的两侧由保温隔板11构成，集气管道4密闭空间的上侧设有独立透明玻璃盖板II 7，万向热管3横向均匀的布置在集气管道4的两侦牝且集气管道4左右两侧的万向热管3的冷凝段交替的穿过保温隔板11穿插在集气管道4中，万向热管3与吸热底板2所在的水平面呈平行安装，集气管道4的前后两侧设有冷空气入口 5、热空气出口 6，冷空气入口 5、热空气出口 6与集热器进出口风管相连，保温壳体10的顶部用一块透明玻璃盖板I I封住使得所述新型万向热管集热的太阳能空气集热器整体形成一个密闭空间；
[0024]所述万向热管3包括Ω状空心微通道13、万向热管内腔14、金属管15、金属肋片16 ;所述金属管15内部沿内管壁12 —周均匀的布有若干个被挖了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，在金属管15内部的内管壁12上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，Ω状空心微通道13的开口部分朝向万向热管内腔14，金属管15的外表面设有金属肋片16。
[0025]所述万向热管3的金属肋片16表面为黑色。
[0026]实施例3:如图1-3所示，一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，包括透明玻璃盖板I 1、吸热底板2、万向热管3、集气管道4、冷空气入口 5、热空气出口 6、透明玻璃盖板II 7、保温层8、集热器背板9、保温壳体10 ;所述保温壳体10中集热器背板9及侧框的内侧均设有保温层8，集热器背板9上保温层8的上面设有吸热底板2，万向热管3和集气管道4均设于整块的吸热底板2之上，具体的，集气管道4设置在吸热底板2中间位置，集气管道4为一个密闭空间，集气管道4密闭空间的两侧由保温隔板11构成，集气管道4密闭空间的上侧设有独立透明玻璃盖板II 7，万向热管3横向均匀的布置在集气管道4的两侦牝且集气管道4左右两侧的万向热管3的冷凝段交替的穿过保温隔板11穿插在集气管道4中，万向热管3与吸热底板2所在的水平面呈平行安装，集气管道4的前后两侧设有冷空气入口 5、热空气出口 6，冷空气入口 5、热空气出口 6与集热器进出口风管相连，保温壳体10的顶部用一块透明玻璃盖板I I封住使得所述新型万向热管集热的太阳能空气集热器整体形成一个密闭空间；
[0027]所述万向热管3包括Ω状空心微通道13、万向热管内腔14、金属管15、金属肋片16 ;所述金属管15内部沿内管壁12 —周均匀的布有若干个被挖了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管3的两端，在金属管15内部的内管壁12上形成了若干根细长的Ω状空心微通道13，Ω状空心微通道13的开口部分朝向万向热管内腔14，金属管15的外表面设有金属肋片16。
[0028]所述万向热管3的金属肋片16表面为黑色。
[0029]所述吸热底板2为黑色。
[0030]上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种利用万向热管集热的太阳能空气集热器，其特征在于:包括透明玻璃盖板I(1)、吸热底板(2)、万向热管(3)、集气管道(4)、冷空气入口(5)、热空气出口(6)、透明玻璃盖板II (7)、保温层(8)、集热器背板(9)、保温壳体(10);所述保温壳体(10)中集热器背板(9)及侧框的内侧均设有保温层(8)，集热器背板(9)上保温层(8)的上面设有吸热底板(2)，万向热管(3)和集气管道(4)均设于整块的吸热底板(2)之上，具体的，集气管道(4)设置在吸热底板(2)中间位置，集气管道(4)为一个密闭空间，集气管道(4)密闭空间的两侧由保温隔板(11)构成，集气管道(4)密闭空间的上侧设有独立透明玻璃盖板II (7)，万向热管(3)横向均匀的布置在集气管道(4)的两侧，且集气管道(4)左右两侧的万向热管(3)的冷凝段交替的穿过保温隔板(11)穿插在集气管道(4)中，万向热管(3)与吸热底板(2)所在的水平面呈平行安装，集气管道(4)的前后两侧设有冷空气入口(5)、热空气出口(6)，冷空气入口(5)、热空气出口(6)与集热器进出口风管相连，保温壳体(10)的顶部用一块透明玻璃盖板I (I)封住使得所述新型万向热管集热的太阳能空气集热器整体形成一个密闭空间； 所述万向热管(3)包括Ω状空心微通道(13)、万向热管内腔(14)、金属管(15)、金属肋片(16);所述金属管(15)内部沿内管壁(12) —周均匀的布有若干个被挖了的细小Ω状空心圆，且贯穿整个万向热管(3)的两端，在金属管(15)内部的内管壁(12)上形成了若干根细长的Ω状空心微通道(13)，Ω状空心微通道(13)的开口部分朝向万向热管内腔(14)，金属管(15)的外表面设有金属肋片(16)。2.根据权利要求1所述的利用万向热管集热的太阳能空气集热器，其特征在于:所述万向热管(3)的金属肋片(16)表面为黑色。3.根据权利要求1所述的利用万向热管集热的太阳能空气集热器，其特征在于:所述吸热底板(2)为黑色。
【文档编号】F24J2-32GK204285853SQ201420649191
【发明者】罗会龙, 向开根, 古正刚, 向开明, 王霜, 田盼雨, 林辩启, 王浩, 马瑞芳, 吴帧芬, 钟毅 [申请人]昆明理工大学