专利名称：脉动太阳能热超导板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脉动太阳能热超导板。
背景技术：
近10年来中国经济快速发展，人民生活水平不断提高，对能源的需求亦随之递增。一次能源消耗有煤、石油和天然气等化石燃料。由于中国石油储量有限，目前将近50％的原油依靠进口，加之新一轮的石油危机，煤依然是中国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已成为中国可持续发展战略中的必须认真对待的问题。中国政府近来十分关注能源资源和环境问题，并积极采取对策，鼓励开发可再生能源和节能技术，这是中国持续发展的必经之路。太阳能是一种巨大的对环境无污染的能源，地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。利用太阳能可以建成温室大棚、太阳房等节能建筑；太阳能集热器作为热源可代替传统锅炉；使用太阳能热水器和太阳灶等，可节约生活燃料；太阳能还可用来淡化水、制冷、发电；太阳能电池在人造地球卫星上已被成功使用，现在开始转向地面应用。综合利用太阳能的技术，是节能降耗、合理利用能源、保护环境的有效措施之一。据报道，2008年奥运会，以游泳池为主的大多数场馆，80％将利用太阳能。
中国是世界上太阳能最丰富的国家之一，中国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米，年日照时数达2200小时的地区约占中国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达3000小时以上。中国利用太阳能取得了举世瞩目的成绩，其中太阳能热水器行业发展尤其迅速，正成为一个新兴产业。截止2001年底，全国太阳能热水器的厂家已经超过1000家，用户达3000多万人，总体实现产值60亿元，上缴税金2.5亿元。2000年年底，中国太阳能热水器拥有量已达2600万平方米，年替代常规能源400万吨标准煤，生产量和使用量均居世界第一。近几年来，太阳能热水器以每年递增20％至30％的速度快速增长，每年增长500万平方米。到2015年，中国太阳能电池拥有量可达320兆瓦，家庭太阳能热水器普及率可达20-30％，拥有量3.2亿平方米。据不完全统计，如果全国有1亿个家庭使用太阳能热水器，带动相关产业发展后可新增产值数千亿元。中国太阳能产业起步较晚，尚处于发展初期，与国外同行差距较大，目前的太阳能应用，主要集中在低品质太阳能利用方面，目前国内使用的太阳能热水器主要有闷晒式太阳能热水器，平板太阳能热水器，玻璃真空管太阳能热水器和热管玻璃真空管太阳能热水器等。近年来也有采用塑料-水管的低端太阳能集热器的。这些低端的、以真空玻璃板/管直接走水的太阳能热水器，其缺点是保温性能差，接口多易漏水，抵抗低温能力差，易碎易爆裂，体积大，重量重，热效率较低；优点是成本低。即使目前国内高档的真空玻璃管-热管太阳能热水器(集热器采用真空玻璃管加铜-水热管太阳能集热器)，其整体的热效率也不高，制造成本较高，性能不稳定。由于现有集热器设计原理和结构上的缺陷，极大地限制了太阳能集热器的使用环境和应用领域。所以，提高太阳能利用技术和产品质量，降低制造成本，提高使用地区的适应性，将是国内广泛推广应用太阳能热水器，进军国际市场的的关键。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种与传统的真空玻璃管加铜-水热管太阳能集热器原理大不相同新产品，它将太阳能集热和热传导结合为一体，重量轻，承受压力高，整体热效率高，防冻性能优良(可以抵抗-40℃的低温)，启动速度快，可靠性好，制造成本低，使用寿命长，而且根据用途，可制成适合于不同低温范围的太阳能利用系统。
本发明的目的是由以下方式实现的本发明包括金属壳体，其特征是金属壳体是外表面为平面的双层平板结构，两层平板间留有间隙，其周边是密封的，在两层平板间的间隙内设有隔栅，隔栅将在两层平板间的间隙隔成一条单一的首尾相通蜿蜒曲折的管状通道，在管状通道内贮有液态热媒介质，在金属壳体上设有与管状通道相连的充液管。
金属壳体采用导热性能好的金属，如铝、铝合金、铜等金属材料制作；上述隔栅与金属壳体之间有毛细尖角；隔栅最好是由前后错位排列的金属线构成；金属线可采用铝线、铜线等；管状通道的横截面宽度为0.2-4mm；金属线的最佳截面形状为圆形；液态热媒介质根据应用的需要可采用水、丙酮、丙酮+乙醇的混合工质或其它液体；为了使本装置能够具有尽量高的吸收太阳能，在金属壳体的吸收段外表面上涂敷太阳能选择型涂料层。
脉动太阳能热超导板是利用相变加对流原理来传输热量，工作流体通过脉冲和毛细力驱动。其工作原理简介当太阳光照射到选择性涂层上，吸收的能量转换成热量通过壳体传导到内部的工作流体，流体吸收热量而蒸发产生气泡，形成气-液交错两相流。流体在特殊结构(连通的具有多个弯曲的蛇形通道)的微型通道内通过脉动和毛细力的驱动流向热量输出端。气体冷凝放出热量的同时，把热量传到吸热体。不规律的气泡产生和消失，形成热量快速吸收-释放(传递)。
该装置不仅具有传输热流高，温差低，没有驱动元件，优越的体积适应性等特点，整个装置可做成1.5-4.5mm的薄板，在太阳能利用方面大有作为，而且还可广泛应用于微电子，动力电子，网络通信，军事(包括宽带雷达系统、卫星系统等，战斗机等)，汽车，家用散热器和空调以及航空航天等领域。
本发明的脉动太阳能热超导板在太阳能热水器上的应用，与目前真空玻璃管加铜-水热管太阳能集热器相比，脉动太阳能热超导板热水器具有如下优点1.集平板吸热和传导为一体，整体热利用效率高；2.采用脉动-毛细混合结构，传输功率显著提高；3.重量轻，安装不受位置的限制；4.使用特殊的工作流体，-40℃不冻结，低温起动性能好。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A-A向剖视图；图3是本发明的内部结构示意图；图4是本发明的内部结构示意图。
图中1.金属壳体，2.金属线，3.前密封边，4.充液管，5.后密封边，6.液态热媒介质，7.毛细尖角，8.U-形弯。
具体实施例方式
参照附图，金属壳体1使用耐腐蚀稀土铝合金壳体，液态热媒介质6使用(50～90％)丙酮(+50～10％)乙醇混合工质，隔栅是由前后错位排列的圆形金属线2构成，在金属线2和壳体1之间形成一个首尾相连，具有和金属线数目相同的U形弯8的微型毛细蛇形管状通道(如图-4所示)。具有多个U形弯8的蛇形管状通道是产生脉动相变传热的关键。微型管状通道的每个截面都具有四个毛细尖角7(如图-3所示)，可产生较强的毛细驱动力。
本发明的制造方法之一是应用敷有特殊熔结剂的圆形金属线前后错位排列，和壳体熔结/烧结成一体，在壳体内形成首尾相通蜿蜒曲折的的管状通道，并在金属壳体的侧面安装与管状通道相连的充液管，通过充液管对管状通道抽真空后，向管状通道内注入液态热媒介质，在壳体和金属线的熔结/烧结过程中，在金属线与壳体表面之间形成毛细尖角。
实施例1.铝合金-(丙酮+乙醇)脉动太阳能热超导板结构壳体(A16063)和金属线(A11100)熔结而成构成壳体的材料的厚度0.25～1.00mm液态热媒介质丙酮+乙醇金属线的直径0.25～2.00mm管状通道的横截面宽度0.25～3.00mm使用温度-40℃～180℃2.铜-水脉动太阳能热超导板壳体结构铜(C1100)和铜线(C1100)烧结而成构成壳体的材料的厚度0.25～1.00mm液态热媒介质水金属线的直径0.25～2.00mm管状通道的横截面宽度0.25～3.00mm使用温度20℃～200℃。
权利要求
1.一种脉动太阳能热超导板，包括金属壳体，其特征是金属壳体是外表面为平面的双层平板结构，两层平板间留有间隙，其周边是密封的，在两层平板间的间隙内设有隔栅，隔栅将在两层平板间的间隙隔成一条单一的首尾相通蜿蜒曲折的管状通道，在管状通道内贮有液态热媒介质，在金属壳体上设有与管状通道相连的充液管。
2.根据权利要求1所述的脉动太阳能热超导板，其特征是管状通道的横截面宽度为0.2-4mm。
3.根据权利要求1所述的脉动太阳能热超导板，其特征是隔栅与金属壳体之间有毛细尖角。
4.根据权利要求1、2或3所述的脉动太阳能热超导板，其特征是隔栅是由前后错位排列的金属线构成的。
5.根据权利要求3所述的脉动太阳能热超导板，其特征是金属线的最佳截面形状为圆形。
全文摘要
本发明涉及一种脉动太阳能热超导板，包括金属壳体，其特征是金属壳体是外表面为平面的双层平板结构，两层平板间留有间隙，其周边是密封的，在两层平板间的间隙内设有隔栅，隔栅将在两层平板间的间隙隔成一条单一的首尾相通蜿蜒曲折的管状通道，在管状通道内贮有液态热媒介质，在金属壳体上设有与管状通道相连的充液管。其优点是不仅具有传输热流高，温差低，没有驱动元件，优越的体积适应性等特点，整个装置可做成1.5－4.5mm的薄板，在太阳能利用方面大有作为，而且还可广泛应用于微电子，动力电子，网络通信，军事(包括宽带雷达系统、卫星系统等，战斗机等)，汽车，家用散热器和空调以及航空航天等领域。
文档编号F24J2/46GK1920439SQ200610083259
公开日2007年2月28日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者王亚雄 申请人:王亚雄