专利名称：分体式自循环太阳能－热能装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分体式自循环太阳能-热能利用装置，采用分离式重力热管系统的蒸发器作太阳能集热器直接吸收太阳辐射能变为热能，用热管系统自动循环将热量传递给位置较高的蓄热媒质。热管系统冷凝器液化的工质均匀分配给蒸发器各根蒸发管，并由蒸发管上端的旁通泄液孔进入，形成重力作用下的流动薄膜蒸发。
背景技术：
重力式热管因其结构简单、自动运行，有着巨大的优势。重力式热管的工质冷凝液在重力作用下在蒸发管管壁形成流动液体薄膜蒸发。根据杨世铭主编的《传热学》(高等教育出版社，1980年4月第二版)第208页介绍，重力作用下的流动薄膜蒸发的换热系数αb比大空间沸腾的换热系数α可高出1～3倍。
若将热管的蒸发段和冷凝段远距离布置，中间用长的绝热段连接，即为分离式重力热管，此种分离式重力热管为单蒸发段分离式重力热管。单蒸发段分离式重力热管传热能力有限，为了传热更多的热能，发展了多根蒸发管段和多根冷凝管段的分离式重力热管系统，多根蒸发管段和多根冷凝管段之间用蒸气上升管和液体回流管连接。与单根蒸发段分离式重力热管相比，分离式重力热管系统传热量大小不受限制，而且蒸气上升通道和液体下降通道分开。
分离式重力热管系统同样可用于太阳能-热能装置。但目前的分离式重力热管技术未解决好实施过程中的关键问题即工质冷凝液如何均匀分配至各蒸发管、同时形成重力作用下的流动薄膜蒸发，特别是偏离设计状态情况下如何使冷凝液如何均匀分配的问题。
据检索，“热管式太阳热水器(专利号CN98208449.8)”，其分离式重力热管系统技术方案要点是蒸发器的多根蒸发管上、下两头开口，分别用上、下联管连通，所述上联管一头封闭，另一头开口作蒸发器之蒸气出口连接蒸汽上升管；所述下联管一头封闭，另一头开口作蒸发器之液体进口连接液体回流管。运行时，液化的工质由液体回流管进入下联管，再进入蒸发管下头开口，液体在蒸发管下半部管壁吸热蒸发。此技术方案存在缺陷蒸发管下半部液体蒸发属大空间沸腾，其换热系数比单蒸发段分离式重力热管之蒸发段的流动薄膜蒸发换热系数小得多；同时蒸发管上半部为无相变的蒸汽自然对流换热。即该专利的蒸发管远未达到热管应有的换热效能。
另据检索，专利“一种用于分离式热管的蒸发器(专利号CN03245513.5)”，该专利可应用于分离式重力热管系统。该专利为解决多蒸发管的分离式重力热管系统之回流液体均匀配到蒸发器各蒸发管、液体从蒸发管上端进入形成流动薄膜蒸的问题，采用的技术方案要点是金属板中有多条并联竖置的通道，通道的上端有一底面为V形槽做液体集箱，通道与液体集箱之V形斜壁相贯形成的椭圆形相贯线为通道的上端口，各上端口处于同一水平面；与V形槽连通的上方有一空腔，作为蒸气集箱，如附图1、附图2。该专利是按如下实现其目的的并联的通道相当于并联的蒸发管，通道的上端口为蒸气出口，也为蒸发管进液口；运行时，分离式热管的回流液先积聚在液体集箱V形的底部，当液位达通道的上端口最低沿时，液体从由此流进各通道，沿通道壁往下冲淋，形成重力作用下的流动薄膜蒸发，蒸气由各通道的上端口进入蒸气集箱。该专利存在缺陷实施过程中，通道的上端口很可能未处于同一水平面，那么，液体集箱低头的通道供液过多、高的一头可能没有供液，如附图3。假设V形斜壁与水平面成45°角，通道通径为30毫米，通道中心距为50毫米。通道与V形斜壁相贯形成的椭圆长轴为42.43毫米，短轴为30毫米。如果通道的上端口中心所在直线与水平面成1°夹角。设某一通道的下缘在液面以下2毫米，则通道横切面方向(下同)进液面积为20.2377平方毫米，占通道总面积706.8583平方毫米的2.86％；其最近邻两侧通道的进液面积分别为34.5168平方毫米和8.6427平方毫米，分别占总面积的4.88％和1.22％；次相邻两侧通道的进液面积分别为50.9032平方毫米0.9367平方毫米，分别占总面积的7.20％和0.133％。即在实施时造成1°的误差，横向200毫米范围内的5个通道中，最大进液面积为最小进液面积的54.34倍，难以将回流液体均匀配到各蒸发通道。另外，通道的进液口只能在V形槽的内侧，限制了其应用范围如太阳能集热器的向阳面外侧热流密度最大，要求液体的大部分冲淋外侧的向阳面，但该专利的技术方案无法实现此目的。
发明内容为解决目前分离式重力热管系统用于分体式太阳能-热能装置时存在的不足，本发明提供一种实用性较强的分体式自循环太阳能-热能装置，解决了分离式重力热管系统液化的工质被均匀分配到各根蒸发管、并形成重力作用下的流动薄膜蒸发的问题；即使安装有误差，也能达到目的。
本发明所采取的技术方案本发明以分离式重力热管系统的蒸发器兼作太阳能-热能装置的集热器——即集热-蒸发器直接吸收太阳能辐射能变为热能，分离式重力热管系统的冷凝器置于蓄热媒质中。集热-蒸发器至少有两根集热-蒸发管(1)和一水平集箱(2)组成，关键在于集热-蒸发管(1)上端开口穿过集箱(2)下壁并伸进一段在集箱内，集热-蒸发管(1)处于集箱内腔的一段管壁上开有旁通泄液孔(1.1)，上端管口在同一水平面，旁通泄液孔(1.1)也在同一水平面。集箱(2)侧壁下部或下壁开有一孔作液体进口与液体回流管(5)连接，集箱侧壁上部或上壁开有一孔作蒸气出口与蒸气上升管(3)连接，液体回流管(5)、蒸气上升管(3)则与冷凝器(4)连接，热管系统原理如附图4。热管系统内部抽真空后注入适量易相变工质；蒸气上升管(3)中间段不能有向下凹的存液弯结构；蒸气上升管(3)、液体回流管(5)外裹绝热层；集热-蒸发器表面按常规太阳能集热器要求涂太阳能吸收层，并采取相应绝热措施。
本方案是按如下方式实现其目的的如果实施安装时无误差，则所有集热-蒸发管的泄液孔(1.1)在同一水平面，上端管口也在同一水平面。所有集热-蒸发管(1)同时吸热，内部的工质气化上升，从集热-蒸发管(1)上端开口汇集到集箱(2)，再从集箱(2)的蒸气出口进入蒸气上升管(3)，上升到冷凝器将热量传递给蓄热媒质并液化；液化的工质在重力作用下，由液体回流管(5)往下流动，从集箱(2)进液口回到集箱(2)中，当液体淹没集热-蒸发管(1)的泄液孔(1.1)时，液体由泄液孔(1.1)进入集热-蒸发管(1)，由上往下冲淋集热-蒸发管(1)管壁，形成重力作用下的薄膜蒸发气化，如此循环，不断将太阳辐射能变为热能并传递给蓄热媒质。回流的液体要么同时淹没所有集热-蒸发管(1)的泄液孔(1.1)，所有的泄液孔(1.1)同时有进液；或者相反，所有泄液孔(1.1)同时无进液；当所有的泄液孔(1.1)不能下泄全部的回流液体时，液位上升达到集热-蒸发管(1)管口，所有的集热-蒸发管(1)管口有泄液，如此实现均匀分配液体的目的。
如果实施安装时有误差，设误差极限是最低处集热-蒸发管(1)的管口高于最高处集热-蒸发管(1)的泄液孔(1.1)。回流液先聚在集箱(2)下侧，随着液位上升，最低的泄液孔(1.1)先有进液，最低的泄液孔(1.1)不能下泄全部回流液，液位继续上升直至第二个泄液孔(1.1)有进液……直至所有集热-蒸发管的泄液孔(1.1)有进液。当所有集热蒸发管(1)的泄液孔(1.1)不能下泄全部回流液时，液位继续上升直至最低处集热-蒸发管(1)管口有液体进入，如附图5所示。又因为管口通径远远大于泄液孔(1.1)的通径，管口进液量远远大于泄液孔(1.1)的进液量，所以液位维持在最低处管口，其结果是除最低处一根集热-蒸发管(1)进液量较大外，其余各集热-蒸发管(1)进液量相等，如此实现均匀分配液体的目的。
本发明与现有分离式重力热管系统比较的有益效果集热-蒸发管(1)上端的旁通泄液孔(1.1)可按需求设置几个，均布在管壁圆周上，回流液可润湿集热-蒸发管(1)上下四周管壁，充分发挥热管的优势；即使安装产生误差，也能使热管系统的回流液体均匀分配到各蒸发管，发挥装置整体效能。
图1为专利(专利号CN03245513.5)的V形液体集箱示意图。
图2为图1之A-A剖面图。
图3为图1所述V形液体集箱倾斜后示意图。
图4为本发明之分离式重力热管系统管路原理图。
图5为本发明集箱倾斜后示意图。
图6为本发明实施例一之集热-蒸发器结构及安装水平时启动运行分析示意图。
图7、图8、图9、图10为本发明实施例蒸发-集热管上端口、泄液孔结构示意图。
图8为图7之B-B剖面图。
图9为图7之C-C剖面图。
图10为图7之顶视图。
图11、图12为本发明实施例一集热-蒸发器安装倾斜时启动运行分析示意图。
图13为本发明实施例一之集热-蒸发器绝热措施之三示意图。
图14为图13之D-D剖面图，为本发明实施例抛物柱面上反射膜反射光路图。
图15为本发明实施例二之集热-蒸发器结构示意图。
图16为本发明实施例二之集热-蒸发器绝热措施之三示意图。
图17为本发明实施例四之集箱、隔板、集热-蒸发管装配的竖向剖面图。
图18为图17之E-E剖面图。
图19、图20为本发明实施例五之液体分配箱(12)与液体分配管(13)、液体回流管(5)装配关系图，液体分配管(13)之液体分配孔(13.1)结构示意图。图19为图20之G-G剖面图，图20为图19之F-F剖面图。
图21为本发明实施例五之两个集热-蒸发器匹配一个冷凝器管路连接示意图。
图中，1.集热-蒸发管，1.1.泄液孔，2.集箱，3.蒸气上升管，4.冷凝器，5.液体回流管，6.带真空夹层的玻璃盲管，7.密封塞，8.横管，9.带真空夹层的两头通玻璃管，10.反射膜，11.隔板，12.液体分配箱，13.液体分配管，13.1.液体分配孔。带箭头细实线示意液体流向，带箭头虚线示意气体流向。附图7、8、9、10中，泄液孔按实施例实际结构表示；其它附图中，泄液孔简化为集热-蒸发管管壁上的圆孔。
具体实施方式
本发明的工作原理是利用集热-蒸发器吸收太阳的辐射能变为热能，再用分离式重力热管系统将热能转移到位置稍高的蓄热媒质。
重力热管系统方面几个概念定义如下泄液孔(1.1)下泄能力l——单根集热-蒸发管(1)的泄液孔(1.1)通过液体工质的最大值。
最大蒸发能力Vmax——单根集热-蒸发管(1)蒸发工质质量的最大值。
蒸发潜力v——在蒸发器、冷凝器的温度及温差一定条件下，由泄液孔(1.1)下泄液体冲淋供液足够充分时，单根集热-蒸发管(1)由冲淋供液蒸发的工质质量部分。
集热-蒸发管(1)总根数为n。
因此，实际蒸发量——集热-蒸发管(1)实际蒸发量永远不大于蒸发潜力；泄液孔(1.1)实际下泄液体量永远不大于其下泄能力，最大实际下泄量等于下泄能力；对某一装置而言，最大蒸发潜力等于最大蒸发能力。
集热-蒸发管蒸发量的大小，取决于工质对应的饱和温度，外部供给集热-蒸发管的热能密度-到达太阳能利用装置的太阳辐能强度(以下简称辐射强度)，以及工质液体对集热-蒸发管的润湿情况。
采用本发明的装置，蓄热媒质的温度影响工质冷凝的温度，即饱和温度；辐射强度影响热能密度，二者共同作用的结果反映在蒸发潜力；如果工质液体对集热-蒸发管的润湿充分，则液体相变能带走全部热量，即蒸发量等于蒸发潜力；如果工质液体对集热-蒸发管的润湿不充分，则蒸发量小于蒸发潜力。
蒸发潜力会影响热管传递热量的能力。另外，安装的误差可能会影响热管系统蒸发的供液状态，进而影响热管的运行。
本发明的实施例中，就从集热-蒸发管(1)的蒸发潜力变化和安装误差两方面予以允分考虑，即本发明可以在集热-蒸发管(1)的蒸发潜力有变化和安装有误差的情况下，实现本发明的目的。
5.1实施例一5.1.1集热-蒸发器结构及工质集箱(2)为圆管，集热-蒸发管(1)下端也是开口，用一横管(8)将所有集热-蒸发管(1)下端的开口连通，集热-蒸发管(1)上端设置泄液孔的开口段之通径大于集热段之通径，开口段与集热段之间为连续过渡的锥面，集热-蒸发管(1)有几个泄液孔(1.1)，而且布置在管壁四周小同的水平层面，相同层面的泄液孔(1.1)在同一水平面，集热-蒸发管管口在同一水平面；最低一层泄液孔(1.1)可布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以下，即处于相贯线围成的凹坑里，如图6、图7。最低一层泄液孔(1.1)也可布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以上。低一层泄液孔(1.1)的下泄能力小于高一层泄液孔(1.1)的下泄能力，所有泄液孔(1.1)的下泄能力之和不大于集热-蒸发管(1)最大蒸发能力。集热-蒸发管可带集热翅片(图中未示出)，集热-蒸发管(1)集热翅片间可以有间隔，也可无间隔。集热-蒸发管、集箱选用易导热金属材料。
热管系统工质选用易得、无毒与金属材料相适应的易相变材料，如水、乙醇、丙酮。
泄液孔(1.1)结构和布置优选如下将集热-蒸发管(1)的管壁往里挤压形成凹槽，凹槽在集热-蒸发管(1)管壁上成螺旋线的一段，在凹槽的下侧壁开孔作为泄液孔，一段凹槽可设一个或几个孔，如图7、图8、图9、图10。或者先在集热-蒸发管(1)的管壁上开切缝，再将切缝上侧的管壁往里挤压，使上下侧的管壁错开，便形成泄液孔(1.1)通道。
结构优点阐述如下。
集热-蒸发管(1)上端的通径大于集热段的直径，泄液孔(1.1)通道内侧所处的圆的直径大于集热段的直径，确保泄液孔下泄的液体滴在过渡段的管壁而不会直接滴到管底，液体能充分润湿管壁。
所述泄液孔(1.1)通道结构，保证下泄的液体碰在管壁，不会喷向管中间；泄液孔(1.1)布置在管壁四周的优点显而易见。
泄液孔(1.1)按下泄能力大小布置在不同的水平面层面。假设泄液孔(1.1)分布在三个水平面层面，各个层面泄液孔(1.1)的下泄能力分别为l1、l2、l3。对某一确定的热管系统而言，(l1+l2+l3)值一定，则l1＜l2，(l1+l2)＜l3，至少做到l1＜l2＜l3。其原因由后续分析阐明。
本实施例在停止运行时，全部的液体积在集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内。当集热-蒸发管第二次受热，液体工质吸热，集热-蒸发管(1)底部的液体工质蒸发上升，气化的工质到冷凝器放热后，从液体回流管(5)回到集箱(2)，由泄液孔(1.1)进入集热-蒸发管(1)，顺集热-蒸发管(1)管壁往下冲淋，形成液体薄膜蒸发气化吸热，如此循环。有液体往下冲淋管壁时，形成液体薄膜蒸发时，换热系数大幅度加大，蒸发量也大幅度增加。
本实施例在安装有误差时，也能保证回流液体均匀分配到每一根集热-蒸发管(1)。5.1.2如果安装时无误差，即集箱(2)水平时的运行。以最低一层泄液孔(1.1)布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以下为例。
若集热-蒸发管的蒸发潜力小于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力。在启动阶段，集热-蒸发管底部及横管(8)内的液体蒸发，属于自然蒸发。
最早蒸发的工质，从冷凝器液化回流时，首先进入靠进液口的第一凹坑，使第一凹坑里的第一层泄液孔(1.1)进液，第一根集热-蒸发管上半部有流动薄膜蒸发，蒸发量大大增加，使系统循环量大大增加。如第一凹坑里的第一层泄液孔(1.1)能下泄回流液的全部，则第一凹坑里的液位稳定在某一位置，不会有回流液进入第二凹坑里，系统不能启动。
如第一凹坑里的第一层泄液孔(1.1)不足以下泄回流液的全部，有液体进入第二凹坑。第二凹坑里有第一、第二根集热-蒸发管的第一层泄液孔(1.1)，第二根集热-蒸发管上半部有流动薄膜蒸发的，蒸发量大大增加，使系统循环量大大增加；第二凹坑里回流液进入第一根集热-蒸发管，使第一根集热-蒸发管增加的蒸发量大于或等于零，但系统总的蒸发量大大增加。第一、第二凹坑里的第一层泄液孔(1.1)不足以下泄回流液的全部，有液体进入第三凹坑，……直至系统总的蒸发量等于若干凹坑里的第一层泄液孔(1.1)的下泄能力之和。结果是靠近进液口的部分凹坑里填满液体，远离进液口的部分凹坑里无液体，如图6。相应靠近进液口凹坑里的第一层泄液孔(1.1)进液量等于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力，相应集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力，泄液孔(1.1)进液量大于蒸发量，泄液孔(1.1)进液量多出蒸发量部分靠其它无进液的集热-蒸发管之底部液体蒸发来弥补；远离进液口部分凹坑里的第一层泄液孔(1.1)无进液，相应集热-蒸发管只有底部的液体蒸发，蒸发量小于蒸发潜力。则系统总蒸发量小于总蒸发潜力。此时集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体，否则，当蒸发潜力增大时，集热-蒸发管蒸发量不会增加，系统传热能力也不会增加。
如果蒸发潜力大增大到等于第一层面泄液孔(1.1)下泄能，凹坑里下泄的液体全部蒸发，即有供液凹坑的蒸发和下泄平衡。但还有部分集热-蒸发管底部液体蒸发加入循环，总蒸发量大于总下泄量，会有更多的凹坑里有进液……直至所有集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)均有进液，液位稳定在第一层泄液孔(1.1)最高缘，所有集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力，系统总蒸发量等于总蒸发潜力。
那么，很好理解l1越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配液体的目的，系统总蒸发潜力得到发挥。
如果蒸发潜力大继续增大，则集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内的液体蒸发，但第一层泄液孔(1.1)不能下泄全部汇流液，则集箱内液位上升，使集热-蒸发管第二层泄液孔(1.1)同时有进液，则液位维持在最高第二层面的泄液孔(1.1)上边缘以下某一位置，所有集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。同理，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体。
如果蒸发潜力大继续增大到等于第一、第二层泄液孔(1.1)下泄能力之和，则集箱内液位上升，液位维持在最高第二层面的泄液孔(1.1)上边缘水平面，所有集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。同理，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体。
如果蒸发潜力继续增大，则集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内的液体蒸发，但第一、第二层泄液孔(1.1)不能下泄全部汇流液，则集箱内液位上升，使集热-蒸发管第三层泄液孔(1.1)同时有进液，则液位维持在最高第三层面的泄液孔(1.1)上边缘以下某一位置，所有集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。同理，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体。
若蒸发潜力大于第一、第二、第三层泄液孔(1.1)下泄能力之和，，则集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内的液体蒸发，但第一、第二、第三层泄液孔(1.1)不能下泄全部汇流液，则集箱内液位上升，使集热-蒸发管管口同时有进液，则液位维持在管口，所有集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。当系统以最大蒸发能力运行时，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内有少量或没有积存液体。系统总蒸发量等于总蒸发潜力。
由上分析可知，只要系统内工质量合适，系统可在多种条件下运行。系统内的工质充注量，本领域的普通技术人员可参照本发明的思路，通过计算或试验求得。
如果第一层泄液孔(1.1)可布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以上，则启动后，第一层泄液孔(1.1)同时有进液，接下来的过程同上述第二层泄液孔(1.1)开始进液后过程相当。
5.1.3如果安装有误差时的运行。集热-蒸发管管口处于同一斜面内，各层面的泄液孔(1.1)也处于同一斜面内，假设倾斜最大限度是最高处第一层泄液孔(1.1)刚好位于最低处第二层泄液孔(1.1)以下，最高处第二层泄液孔(1.1)刚好位于最低处第三层泄液孔(1.1)以下，最高处第三层泄液孔(1.1)刚好位于最低处集热-蒸发管管口以下。安装有误差，又分两种情况集箱(2)进液口处于集箱(2较高端；集箱(2)进液口处于集箱(2较低端。
5.1.3a安装误差使集箱(2)进液口处于集箱(2较高端，如图11。
在启动阶段，若集热-蒸发管的蒸发潜力小于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力。第一循环时，集热-蒸发管底部及横管(8)内的液体蒸发，属于自然蒸发。从冷凝器回流的液体工质，首先进入靠进液口的第一凹坑，第一凹坑的第一层泄液孔(1.1)首先有进液，第一根集热-蒸发管以重力作用下的流动薄膜蒸发为主，系统总蒸发量进一步增加，……直至若干凹坑里有液体进入，总下泄量等于总蒸发量。靠近进液口的部分凹坑里第一层泄液孔(1.1)有进液并等于其下泄能力，但相应集热-蒸发管的蒸发量等于发潜力；有部分凹坑里无进液，集热-蒸发管的蒸发量小于蒸发潜力。系统总蒸发量小于总蒸发潜力。当蒸发潜力继续增大到等于第一层面泄液孔(1.1)下泄能力，同5.1.2所述一样，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内更多的液体蒸发参加循环，直至所有凹坑有进液，所有集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)有进液并等于下泄能力，集箱内液位稳定。系统总蒸发量等于总蒸发潜力。显然，很好理解l1越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的，系统总蒸发潜力得到发挥。同理，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体。
若蒸发潜力继续增大到大于第一层泄液孔(1.1)下泄能力，但小于第一、第二层泄液孔(1.1)下泄能力之和。宏观上表现为集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内有更多的液体蒸发参加循环，所有集热-蒸发管蒸发量稍有增加，但不足以达到蒸发潜力，但总蒸发量增加，并大于第一层泄液孔(1.1)下泄能力之和。因而集箱内液位上升，最低处集热-蒸发管的第二层面泄液孔(1.1)首先有进液，蒸发量较大。其它集热-蒸发管的第二层面泄液孔(1.1)暂时无进液。如果只有最低处集热-蒸发管第二层泄液孔(1.1)有进液，而且最低处集热-蒸发管蒸发量等于下泄量，则最低处集热-蒸发管的蒸发量等于第一、二层泄液孔(1.1)实际下泄量之和；而其它集热-蒸发管蒸发量稍大于第一层泄液孔(1.1)实际下泄量，集箱内液位继续上升，使更多的第二层面泄液孔(1.1)有进液。直至使得最低处一根或几根集热-蒸发管第二层面泄液孔(1.1)进液量达到二层面泄液孔(1.1)下泄能力，总蒸发量等于总下泄量，则集箱内液位稳定。最低处一根或几根集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力，进液量大于蒸发量，进液量多出部分靠第其它集热-蒸发管之底部液体蒸发来弥补；高处几根集热-蒸发管因供液不足使蒸发量小于蒸发潜力，但大于第一层泄液孔(1.1)实际下泄量，底部有液体蒸发。系统总蒸发量小于总蒸发潜力。同理，此时集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体，否则，当蒸发潜力增大时，集热-蒸发管蒸发量不会增加，系统传热能力也不会增加。
蒸发潜力继续增大到等于集热-蒸发管第一、二层泄液孔(1.1)下泄能力之和时，最终会使所有集热-蒸发管的第二层泄液孔(1.1)均有进液。系统总蒸发量等于总蒸发潜力。显然，很好理解(l1+l2)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的，系统总蒸发潜力得到发挥。同理，此时集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内需有积存液体，否则，当蒸发潜力增大时，集热-蒸发管蒸发量不会增加，系统传热能力也不会增加。
同理，很好理解(l1+l2+l3)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二、第三层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的，系统总蒸发潜力得到发挥。
当蒸发潜力继续增大到大于集热-蒸发管第一、第二、第三层泄液孔(1.1)下泄能力之和，第一、第二、第三层泄液孔(1.1)不能下泄全部的汇流液，集箱内液位上升，直至最低处集热-蒸发管的管口有进液，液位稳定在最低处集热-蒸发管的管口高度。
最低处集热-蒸发管的管口的进液量大，但其蒸发能力顶多达到蒸发潜力，即蒸发量小于进液量。进液量多出的部分靠其它集热-蒸发管底部的液体蒸发来弥补，直至其它集热一蒸发管底部的液体蒸发干尽，而只有最低处一根集热-蒸发管底部有液体积存。结果是，最低处一根集热-蒸发管蒸发量达到蒸发潜力，其它集热-蒸发管蒸发量小于蒸发潜力，总蒸发量小于总蒸发潜力。
当蒸发潜力继续增大时，只有最低处一根集热-蒸发管底部的液体蒸发增加，其它集热-蒸发管因供液不增加而蒸发量不增加。
如果加大第三层面泄液孔(1.1)下泄能力，可将最低处集热-蒸发管的管口的进液均匀分配到各集热-蒸发管，回流的液体会全部蒸发，最后直至总蒸发量等。那么(l1+l2+l3)越接近蒸发潜力越好。
综合上述分析，对某一确定的热管系统而言，(l1+l2+l3)值一定，希望l1＜l2，(l1+l2)＜l3。这是可以做到的，比如l1＝10％Vmax，l239％Vmax，l3＝51％Vmax。
如果第一层泄液孔(1.1)可布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以上，则启动后，最低处的第一层泄液孔(1.1)有进液，接下来的过程同上述第二层泄液孔(1.1)开始进液后过程相当。
5.1.3b安装误差使集箱(2)进口处于集箱(2较低端，如图12。
在启动阶段，若集热-蒸发管的蒸发潜力小于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力。第一循环时，集热-蒸发管底部及横管(8)内的液体蒸发，属于自然蒸发。从冷凝器回流的液体工质，首先进入靠进液口的第一凹坑，第一凹坑的第一层泄液孔(1.1)首先有进液，第一根集热-蒸发管以重力作用下的流动薄膜蒸发为主，系统总蒸发量进一步增加。若第一凹坑的第一层泄液孔不能下泄回流液之全部，则第一凹坑内液位上升，有液体进入第二凹坑，第一根集热-蒸发管有两个第一层泄液孔(1.1)进液；第二根集热-蒸发管有一个第一层泄液孔(1.1)进液，以重力作用下的流动薄膜蒸发为主，系统总蒸发量进一步增加，如果第一、二凹坑里的泄液孔不能下泄回流液之全部，则第二凹坑内液位上升，直至第一、二凹坑里的液体连为一体，液位继续上升。……液位继续上升直至高于某一凹坑低侧的相贯线，若干凹坑里有液体进入，总下泄量等于总蒸发量。部分集热-蒸发管的第一层泄液孔(1.1)有进液并等于其下泄能力，蒸发量等于蒸发潜力；有部集热-蒸发管的第一层泄液孔(1.1)无进液，蒸发量小于蒸发潜力。系统总蒸发量小于总蒸发潜力。
当蒸发潜力增大到等于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力时，会使所有第一层泄液孔(1.1)有进液，系统总蒸发量等于总蒸发潜力。显然，很好理解l1越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的，系统总蒸发潜力得到发挥。同理，集热-蒸发管(1)的底部及横管(8)内应有积存液体。
当蒸发潜力进一步增大到大于第一层泄液孔(1.1)的下泄能力时，但小于第一、第二层泄液孔(1.1)下泄能力之和。运行状态及变化同5.1.3a所分析一样。
同样可得出结论，对某一热管系统而言，(l1+l2+l3)值一定，希望l1＜l2，(l1+l2)＜l3。
5.1.4对集热-蒸发器的绝热措施措施之一集热-蒸发管(1)紧密排列时，集热-蒸发管(1)、集箱(2)和横管(8)的朝阳面涂太阳能吸收层，一同置于有透明盖板的保温箱内。
措施之二集热-蒸发管(1)间隔排列时，集热-蒸发管(1)、集箱(2)和横管(8)的表面涂太阳能吸收层，一同置于有透明盖板的保温箱内；集热-蒸发管(1)背阴侧设置反射板，反射板可将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光之全部或绝大部分反射到集热-蒸发管(1)的背阴面。反射板横断面由对称的两个半支抛物线组成，或者由对称的正弦曲线组成，还可由两支对称的圆的渐开线组成。两个半支抛物线组成的反射面之光路分析可参见附图14。
措施之三集热-蒸发管(1)间隔排列，集热-蒸发管(1)表面涂太阳能吸收层；用带真空夹层透明的两头通玻璃管(9)套在集热-蒸发管(1)外面，用密封塞(7)密封两头通玻璃管(9)的敞口与集热-蒸发管(1)间的空档，并抽出两头通玻璃管(9)内层通道里的空气此处真空度要求不高；两头通玻璃管(9)紧密排列，如图11；两头通玻璃管(9)的外层管之朝阳侧为半圆管，背阴侧管为非圆柱的曲面管，背阴侧管外侧设有镜面反射膜(10)，反射膜(10)可将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光之全部或绝大部分反射到集热-蒸发管(1)的背阴面。背阴侧管横断面外轮廓由对称的两个半支抛物线组成，或者由对称的正弦曲线组成，还可由对称的两支圆的渐开线组成；集箱(2)和横管(8)外包裹绝热层(图11未示出)。两个半支抛物线组成的反射板之光路分析如附图14。
集箱(2)和横管(8)除作成直线形外，还可做成曲折线形。
集箱(2)和横管(8)作成曲折线形时，集热-蒸发器为一曲面，可与曲面形建筑、阳台吻合，与建筑融为一体。集箱(2)的进液口最好设在南侧中间因太阳能-热能装置运行到傍晚时，蓄热媒质温度接近最高，而装置接受的太阳辐射能逐步减小，即系统蒸发潜力逐步减小，靠近西侧的集热-蒸发管之蒸发潜力比其它集热-蒸发管之蒸发潜力大；又据前述分析，蒸发潜力减小时，只有靠近进液口的部分集热-蒸发管(1)第一层泄液孔有供液，可最大利用傍晚时的太阳能。但早上太阳初升时，靠东侧的集热-蒸发器之蒸发潜力比其它集热-蒸发管之蒸发潜力大，希望东侧的集热-蒸发管内有液体蒸发。为兼顾早晚，故进液口设在南侧中间。
对平面形集热-蒸发器来说，所有集热-蒸发管在同一时接受的太阳辐射能相同，集箱(2)的进液口位置就可在两头。
5.2实施例二5.2.1集热-蒸发器结构集箱(2)为圆管，集热-蒸发管(1)下端是封闭的；集热-蒸发管(1)与集箱(2)的相贯线形成凹坑；集热-蒸发管(1)有几个泄液孔(1.1)，而且布置在不同的水平面层面，几个泄液孔(1.1)的下泄能力之和不大于集热-蒸发管(1)最大蒸发能力；集箱(2)的进液口设在集箱(2)一头，与集箱(2)进液口紧邻的第一根集热-蒸发管(1)第一层泄液孔只有一个，且设在背向进液口的一侧的第二凹坑里相贯线最高点以下，下泄能力为其它集热-蒸发管(1)第一层泄液孔下泄能力的 与集箱(2)进液口紧邻的第二两根集热-蒸发管(1)的第一层泄液孔)有两个，下泄能力为其它集热-蒸发管(1)第一层泄液孔下泄能力的 其余集热-蒸发管(1)第一层泄液孔(1.1)有两个，分别布置在相贯线两边的凹坑里相贯线最高点以下；各集热-蒸发管管口在同一水平面；其余同实施例一，如图15。或者，第一层泄液孔(1.1)布置在相贯线最高点以上，则位于集箱两头的几根集热-蒸发管(1)第一层泄液孔下泄能力比中间集热-蒸发管(1)第一层泄液孔下泄能力小。
5.2.2分析集箱(2)水平时热管的运行。
以第一层泄液孔(1.1)布置在相贯线最高点以下为例分析。
假设泄液孔(1.1)分布在三个水平面层面，相同层面的泄液孔(1.1)在同一水平面，第一、第二、第三层各个层面泄液孔(1.1)的下泄能力分别为l1、l2、l3，那么，第一层单个泄液孔(1.1)下泄能力为 靠集箱(2)进液口最近的两根集热-蒸发管(1)第一层单个泄液孔(1.1)下泄能力为0.25l1。
集箱(2)水平，则集热-蒸发管管口在同一水平面，相同层面的泄液孔(1.1)在同一水平面。
本实施例系统缓慢停止时，全部的液体积在靠集箱(2)进液口最近的几根或最近的两根集热-蒸发管的下半部(后述的分析会得出此结论)。
第二次启动时，太阳辐射使所有集热-蒸发管得热升温，能使单根集热-蒸发管蒸发潜力v1，但只有第一、第二根集热-蒸发管有液体工质气化蒸发。最初启动时，两根集热-蒸发管的全部容积被液体工质占据，属于大空间沸腾换热。
根据杨世铭主编的《传热学》(高等教育出版社，1980年4月第二版)的介绍，重力作用下的流动薄膜蒸发的换热系数αb比大空间沸腾的换热系数α可高出1～3倍。设αb＝4α，那么大空间沸腾换热最小值为重力作用下的流动薄膜蒸发的换热系的0.25倍，即可认为第二次启动时，第一、第二两根集热-蒸发管单根蒸发量为0.25v1，两根集热-蒸发管蒸发量之和最小值为0.25v1×2＝0.5v1。第一循环回流液体量为0.5v1，全部进入第二凹坑，平均分配给第二凹坑里的第一、第二根集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)。
启动后，第一、第二根集热-蒸发管来内液体蒸发，下部液体段减小，上部无液体段增加，当第一次循环的回流液从第一层泄液孔(1.1)进入，在上部形成流动薄膜蒸发，换热大大加强，蒸发量大大增加，即第二次循环的蒸发量比第一次循环的蒸发量多出许多，又会进一步造成下部液体段减小，上部无液体段增加，第三次循环的蒸发量比第二次循环的蒸发量多出许多，也即循环量一直增加。设到某一循环时循环量为0.5v1+Δ，而且大于第二凹坑里泄液孔下泄能力0.5l1时，有液体进入第三凹坑并分配给第三凹坑里的第二、第三根集热-蒸发管泄液孔，使第三根集热-蒸发管启动参与循环。即0.5v1+Δ＞0.5l1上式中，Δ＞0，只要满足0.5v1＝0.5l1，即v1＝l1即蒸发潜力等于第一层泄液孔下泄能力，第三根集热-蒸发管就启动参与循环。。
显然，l1越小，越容易使第三根集热-蒸发管启动参与循环。
第二凹坑里泄液孔下泄能力为0.5l1，其余Δ的液体进入第三凹坑并分配给第三凹坑里的第二、第三根集热-蒸发管泄液孔。
若进入第三凹坑里的液体小于第二根集热-蒸发管泄液孔下泄能力的两倍，即Δ＜0.5l1，则认为平均分配给第三凹坑里第二、第三根集热-蒸发管。那么第三根集热-蒸发管蒸发量为0.5Δ＜0.25l1，而此时第三根集热-蒸发管蒸发潜力l1，那么，进入第三根集热-蒸发管的液体0.5Δ全部蒸发；又从上面分析已知，第一、第二根集热-蒸发管的蒸发量一直有增加，那么系统总蒸发量增加的量大于0.5Δ。而第二凹坑里泄液孔下泄量不变，则本次循环进入第三凹坑里的液体量为Δ+0.5Δ。如Δ+0.5Δ＜0.5l1，同理，本次循环进入第三凹坑里的液体量为Δ+0.5Δ+0.5(Δ+0.5Δ)。……第n次为 同时要注意一点，随着运行的继续，因第一、第二根集热-蒸发管被液体占据的管段越来越小，其蒸发量越来越大，即上式中Δ值越来越大。
当 等于第三凹坑里泄液孔下泄的能力0.75l1，第三根集热-蒸发管下泄量为0.5l1，而第三根集热-蒸发管蒸发潜力为l1，则可认为进入第三根集热-蒸发管的液体全部蒸发参与循环，即第三根集热-蒸发管蒸发与进液平衡。但第一、第二根集热-蒸发管蒸发量大于进液量，则进入第三凹坑里的液体会进一步增加，有液体进入第四凹坑里，平均分配给第三、第四根集热-蒸发管，因第三、第四根集热-蒸发管蒸发潜力为l1，那么进入第三、第四根集热-蒸发管的液体全部蒸发，即第三、第四根集热-蒸发管蒸发与进液平衡。同理，因第一、第二根集热-蒸发管蒸发量大于进液量，则有液体进入下一凹坑里……直至所有凹坑里均有供液。
随着运行的继续，因第一、第二、第三凹坑里的下泄量之和永远小于蒸发量，即是第一、第二其根集热-蒸发管的下泄量之和永远小于蒸发量，则集箱内液位上升，直至所有集热-蒸发管的第二层泄液孔同时有进液。第一、第二根集热-蒸发管泄液孔的进液全部蒸发，而且第一、第二根集热-蒸发管底部液体还有蒸发。第一、第二根集热-蒸发管第一、第二层泄液孔蒸发量大于下泄量，蒸发量多出的部分平均分配到其余集热-蒸发管第二层泄液孔，使其余集热-蒸发管底部积存液体并增加，而第一、第二根集热-蒸发管底部积存液体进一步减少，直至第一集、第二根集热-蒸发管底部积存液体蒸发干尽，所有集热-蒸发管第二层泄液孔无进液，液位维持在第二层泄液孔下缘水平面。此时第一、第二根集热-蒸发管供液量分别为0.25l1和0.5l1，蒸发量等于供液量但小于蒸发潜力；其余集热-蒸发管供液量均为l1，蒸发量等于蒸发潜力并等于第一层泄液孔下泄能力。系统总蒸发量小于总蒸发潜力。
总蒸发潜力-总蒸发量＝nl1-(n-2)l1-0.75l1＝1.25l1总蒸发量略小于总蒸发潜力，几乎均匀分配液体。
显然，很好理解l1越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配液体、几乎发挥蒸发潜力的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
当集热-蒸发管蒸发潜力增大，第一、第二根集热-蒸发管蒸发量不会增加，其它集热-蒸发管底部的液体蒸发参与循环，总蒸发量增加，液位上升又使第二层泄液孔有进液并全部蒸发。第一、第二根集热-蒸发管蒸发量供液量比其余集热-蒸发管供液量分别少0.75l1和0.5l1，蒸发量也分别少0.75l1和0.5l1，其余集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。同理有总蒸发潜力-总蒸发量＝nl1-(n-2)l1-0.75l1＝1.25l1总蒸发量略小于总蒸发潜力，几乎均匀分配液体。
当集热-蒸发管蒸发潜力增大到等于第一、第二层泄液孔下泄能力之和时，第一、第二根集热-蒸发管蒸发量供液量比其余集热-蒸发管供液量分别少0.75l1和0.5l1，蒸发量也分别少0.75l1和0.5l1，其余集热-蒸发管蒸发量等于蒸发潜力。即总蒸发潜力-总蒸发量＝1.25l1总蒸发量略小于总蒸发潜力，几乎均匀分配液体。
同理，(l1+l2)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
同理，(l1+l2+l3)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二、第三层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
对某一确定的热管系统而言，(l1+l2+l3)值一定，希望l1＜l2，(l1+l2)＜l3。这是可以做到的，比如l1＝10％Vmax，l239％Vmax，l3＝51％Vmax。
当系统以最大蒸发能力运行时，集热-蒸发管底部无液体积存或少量积存。这点在实际设计时要进行计算。为安全起见，设计时，允许少量积存。本领域普通的技术人员，依本发明的思路，可以通过设计计算或试验方法确定系统的工质充液量。
以上说明蒸发潜力逐渐加大的运行情况。如果蒸发潜力突然加大呢？当蒸发潜力从零突然加大时，第一、第二根集热-蒸发管蒸发量突然增加许多，更有利于多的集热-蒸发管启动运行，系统更容易启动运行。比如集热-蒸发管蒸发潜力从零突然加大到等于第一、第二层面泄液孔(1.1)下泄能力之和，则集箱液位超过第三层面泄液孔之前，其余集热-蒸发管底部不会有液体积聚。随着运行的继续，第一、第二根集热-蒸发管底部液体蒸发干尽之前，液位超过第三层面泄液孔(1.1)，使所有集热-蒸发管第三层面泄液孔(1.1)有进液，但不能蒸发，聚积在底部。最后，第一、第二根集热-蒸发管底部液体蒸发干尽，集箱液位稳定在第三层面泄液孔下缘水平面，其余集热-蒸发管底部有液体积聚。
接下来说明系统由最大蒸发能力运行慢慢进入停止的过程。
当集热-蒸发管蒸发潜力减小，蒸发量之和小于泄液孔下泄的液体之和，集箱内液位下降到第三层泄液孔最上缘以下，直至蒸发量之和等于下泄的液体之和。
如果集热-蒸发管蒸发潜力继续减小，总的蒸发量之和小于第一层泄液孔下泄能力，则离进液口最远凹坑里的泄液孔首先无进液，最远一根集热-蒸发管进液量减少，而该集热-蒸发管蒸发潜力不变，其底部液体会蒸发，底部液体存量会减少直至为零。总蒸发量进一步减少，即总下泄能力大于总蒸发量，有更多凹坑里的泄液孔无进液，更多的集热-蒸发管底部液体存量为零……如果时间足够，第一、第二根集热-蒸发管足够长，最后只有靠近进液口第一、第二凹坑里有供液液，第一、第二根集热-蒸发管蒸发量之和等于第二凹坑里的泄液孔下泄能力之和，并维持一个平衡，只有第一、第二根集热-蒸发管运行。如果第一、第二根集热-蒸发管长度不足以容纳所有的工质，则液体工质积满第一、第二根集热-蒸发管后，再积在靠近第二根集热-蒸发管的一根或几根集热-蒸发管内；或时间不够长，液体会积在靠近进液口的几根集热-蒸发管内。
如果系统蒸发潜力从较大突然减小到零，则统停止时，所有集热-蒸发管内均可有液体工质。假设第二次启动时的辐射强度仍为Iq，能使单根集热-蒸发管蒸发潜力达到第一层面泄液孔(1.1)的下泄能力l1。所有集热-蒸发管中液体段长度之和与前述第一、第二根集热-蒸发管液体段长度之和相等，在辐射强度相等的条件下，液体段接受辐射能量的和相等。所有集热-蒸发管属于大空间沸腾换热，但是沸腾气泡自由逸出的面积是前述第一、第二根集热-蒸发管沸腾气泡自由逸出的面积的n/2倍，则总启动蒸发量很定大于前述第一、第二根集热-蒸发管的启动总蒸发量，系统更容易启动运行。
如果第一层泄液孔(1.1)可布置在集热-蒸发管(1)和集箱(2)的相贯线最高点以上，系统停止后，液体会均匀聚积在所有集热-蒸发管中，则启动后的过程同上述第二层泄液孔(1.1)开始进液后的过程相当。
当集热-蒸发管蒸发潜力减小时，所有集热-蒸发管各层泄液孔进液量同步减少，直至集箱(2)中无液体，所有的集热-蒸发管中的液体量相等。
如果第一层泄液孔(1.1)布置在相贯线最高点以上，系统停止时，液体平均分配聚积在所有集热-蒸发管(1)底部。系统启动后，所有集热-蒸发管(1)同时蒸发，第一层泄液孔同时进液，……蒸发潜力增大时，直至第三层泄液孔同时进液。蒸发潜力减小时，蒸发量同时减小，小于进液量，底部同时有积液。集箱液位下降，第三层泄液孔同时无进液，直至第一层泄液孔同时无进液。所有集热-蒸发管(1)底部液体量相等。
5.2.3分析集箱(2)倾斜时的运行5.2.3a集箱(2)进液口处于较高位置，可参见附图11。
以第一层泄液孔(1.1)布置在相贯线最高点以下为例分析。
本实施例系统停止时，全部的液体积在靠集箱(2)进液口最近的几根集热-蒸发管的下半部，极限情况是全部的液体积在靠集箱进液口最近的两根集热-蒸发管(后述的分析会得出此结论)。第二次启动时，太阳辐射使所有集热-蒸发管得热升温，假设辐射强度为Iq，能使单根集热-蒸发管蒸发潜力达到第一层泄液孔(1.1)的下泄能力l1。但只有两根集热-蒸发管有液体工质气化蒸发。
由5.2.2分析已知，在启动阶段，只要第一层泄液孔(1.1)的下泄能力l1，达到肯定有液体进入第三凹坑并平均分配给第三凹坑里的第二、第三根集热-蒸发管泄液孔，一直至最后凹坑里的第一层泄液孔下泄量达到下泄能力。随着运行的继续，最低处相贯线最先处在液位以下，直至所有的相贯线均处在液位以下。集箱液位继续上升，直至最低处一根集热-蒸发管的第二层泄液孔首先有液体进入，直至更多的集热-蒸发管的第二层泄液孔有液体进入，蒸发量之和等于泄液孔下泄量之和。部分低处的集热-蒸发管的蒸发量小于下泄量，底部的液体量增加，第一、第二根集热-蒸发管的蒸发量大于泄液孔下泄量，底部的液体量减少。随着运行的继续，第一、第二根集热-蒸发管内的液体段会逐渐减小，有部分低处的集热-蒸发管内的液体段会逐渐增加，直至第一、第二根集热-蒸发管底部的液体蒸发干尽。此时，第一、第二根集热-蒸发管的蒸发量等于其第一层泄液孔下泄量，也等于下泄能力，而其它集热-蒸发管的蒸发量等于其第一层泄液孔下泄能力，总蒸发量等于第一层泄液孔总下泄能力之和，集箱内液位稳定在第一层泄液孔以上、最低第二层泄液孔最下缘的水平面。总蒸发量等于(n-2)l1+0.75l1，而总蒸发潜力等于nl1，总蒸发潜力-总蒸发量＝1.25l1，即总蒸发量略小于总蒸发潜力，几乎均匀分配液体。
显然，很好理解l1越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配液体、几乎发挥蒸发潜力的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
同理，(l1+l2)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
同理，(l1+l2+l3)越小，越容易在小的蒸发潜力下使所有的集热-蒸发管第一、第二、第三层面泄液孔(1.1)均有进液，达到均有分配的目的。注意，其余集热-蒸发管底部应有液体积聚，否则，当蒸发潜力增大时，系统蒸发量不能增加，系统传递的热能也不能增加。
对某一确定的热管系统而言，(l1+l2+l3)值一定，希望l1＜l2，(l2+l2)＜l3。这是可以做到的，比如l1＝10％Vmax，l239％Vmax，l3＝51％Vmax。
当系统以最大蒸发能力运行时，集热-蒸发管底部无液体积存或少量积存。这点在实际设计时要进行计算。为安全起见，设计时，允许少量积存。本领域普通的技术人员，依本发明的思路，可以通过设计计算或试验方法确定系统的工质充液量。
以上说明集热-蒸发管蒸发潜力逐渐加大的运行情况。如果集热-蒸发管蒸发潜力突然加大呢？道理同5.2.2，不再重复。
系统停止过程蒸发潜力减小时，首先是最高处集热-蒸发管第三层泄液孔(1.1)无进液，接着是最高处集热-蒸发管第二层泄液孔(1.1)无进液。当所有集热-蒸发管第二层泄液孔(1.1)无进液，若蒸发潜力继续减小，那么离进液口最远的凹坑首先无供液，接下来依次的凹坑无供液，最后只有离进液口最近的两凹坑有进液，只有第一、第二根集热-蒸发管运行。如果时间足够长，第一、第二根集热-蒸发管长度足够，液体会聚积在第一、第二根集热-蒸发管中。如果时间短，液体会聚积在靠近进液口的部分集热-蒸发管中。
5.2.3b集箱(2)进液口处于较低位置，可参见附图12。
本实施例系统停止时，全部的液体积在靠集箱(2)进液口最近的几根集热-蒸发管的下半部，极限情况是全部的液体积在靠集箱进液口最近的两根集热-蒸发管(后述的分析会得出此结论)。
第二次启动时，太阳辐射使所有集热-蒸发管得热升温，假设辐射强度为Iq，能使单根集热-蒸发管蒸发潜力达到第一层面泄液孔(1.1)的下泄能力l1。但只有紧邻进液口的两根集热-蒸发管有液体工质气化蒸发。
启动后，离进液口最近的凹坑里首先有进液，一直至最远凹坑里的第一层泄液孔有进液，分析过程同5.2.3a非常相似。最低处集热-蒸发管第二层泄液孔有液体进入以后的过程同同5.2.3a一摸一样。停止过程也一样。最后液体会聚积在离进液口最近的集热-蒸发管中，极限情况是液体会聚积在离进液口最近的两根集热-蒸发管中。
5.2.3c如果第一层泄液孔(1.1)在相贯线最高点以上无论进液口位置较低还是较高，系统停止时，液体聚积在低处几根集热-蒸发管中。
第二次启动时，低处集热-蒸发管首先有蒸发、第一层泄液孔(1.1)首先有进液，随后的运行情况就同上述最低第二层泄液孔(1.1)有进液之后的情形。启动过程，希望低处集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力较小，使得其蒸发量大于下泄量，以便有更多的回流液进入其它集热-蒸发管，使其它集热-蒸发管启动。
但在实际安装时，无法预知哪一头偏低，因而为保险起见，位于集箱两头的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力较小。不管实际安装时哪一头偏低，都能兼顾。
5.2.4对集热-蒸发器的绝热措施措施之一集热-蒸发管(1)紧密排列时，集热-蒸发管(1)、集箱(2)的朝阳面涂太阳能吸收层，一同置于有透明盖板的保温箱内。
措施之二集热-蒸发管(1)间隔排列，集热-蒸发管(1)、集箱(2)的表面涂太阳能吸收层，一同置于有透明盖板的保温箱内；集热-蒸发管(1)背阴侧设置反射板，反射板可将各角度从集热一蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射到集热-蒸发管(1)的背阴面。
措施之三集热-蒸发管(1)间隔排列，集热-蒸发管(1)表面涂太阳能吸收层；用带真空夹层透明的一头通玻璃管(6)套在集热-蒸发管(1)外面，用密封塞(7)密封一头通玻璃管(6)的敞口与集热-蒸发管(1)间的空档；一头通玻璃管(6)紧密排列；如图16。一头通玻璃管(6)的外层管之朝阳侧为半圆管，背阴侧管可为抛物柱面管或其它非圆的曲面管，背阴侧管外侧设有镜面反射膜(10)，反射膜(10)可将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射到集热-蒸发管(1)的背阴面。背阴侧管横断面外轮廓由对称的两个半支抛物线组成，或者由对称的正弦曲线组成，还可由对称的两支圆的渐开线组成；集箱(2)外包裹绝热层(图中未示出)；集箱(2)作成直线或曲折线形。两个半支抛物线组成的反射板之光路分析可参见附图14。
集箱(2)还可做成曲折线形。集箱(2)作成曲折线形时，集热-蒸发器为一曲面，可与曲面形建筑、阳台吻合，与建筑融为一体。集箱(2)的进液口设在南侧中间，同时进液口所处凹坑两边的集热-蒸发管在该凹坑不设第一层泄液孔，靠进液口最近的两根集热-蒸发管在最邻近两边的凹坑的第一层泄液孔下泄能力较小；靠进液口次邻近的两根集热-蒸发管的第一层泄液孔下泄能力较小。就相当把附图15所示的集热-蒸发器两个对称布置合成一个，进液口置于中间。正常的运行分析同5.2.2、5.2.3所述一模一样。
其目的还有，太阳能-热能装置运行到傍晚时，蓄热媒质温度接近最高，而装置接受的太阳辐射能逐步减小，即系统蒸发潜力逐步减小，靠近西侧的集热-蒸发管之蒸发潜力比其它集热-蒸发管之蒸发潜力大；又据前述分析，蒸发潜力减小时，只有靠近进液口——西南侧的部分集热-蒸发管(1)第一层泄液孔有供液，可最大利用傍晚时的太阳能，最后液体聚积在靠近进液口的南侧几根集热-蒸发管底部。而且西南侧的部分集热-蒸发管有供液，有蒸发；东南侧的部分集热-蒸发管有供液，无蒸发，因而东南侧部分集热-蒸发管底部液体聚积较多。第二天早上太阳初升时，靠东侧的集热-蒸发器之蒸发潜力比其它集热-蒸发管之蒸发潜力大，正好东南侧的集热-蒸发管内底部液体聚积较多，有利于系统启动。第二天早上系统启动后，东南侧的部分集热-蒸发管有供液，有蒸发；西南侧的部分集热-蒸发管有供液，无蒸发，因而西南侧部分集热-蒸发管底部液体聚积较多，当太阳西移时，西南侧部分集热-蒸发管蒸发潜力大，正好西南侧的集热-蒸发管内底部液体聚积较多，有利于发挥系统蒸发潜力。
对平面形集热-蒸发器来说，集箱(2)的进液口位置就可在两头或者中间，。
5.3实施例三5.3.1集热-蒸发器的结构分别将实施例一和实施例二中的集箱(2)改为平底箱，位于集箱两头的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力较小，其余同实施例一和实施例二。相当于实施例一和实施例二第一层泄液孔(1.1)在相贯线最高点以上的情况。
5.3.2系统运行分析若无倾斜，系统停止时，液体平均积在所有集热-蒸发管底部。其启动和运行分别与实施例一和实施例二之第一层泄液孔(1.1)在相贯线最高点以上的情况。
若有倾斜，系统停止时，液体积在位置较低部分集热-蒸发管底部。其启动和运行分别与实施例一和实施例二之第一层泄液孔(1.1)在相贯线最高点以上的情况。
5.3.3对集热-蒸发器的绝热措施分别与实施例一和实施例二相同。
5.4实施例四5.4.1集热-蒸发器的结构集箱(2)中间隔有几件“”形隔板(11)。几件隔板水平底面相互平行、竖直面相互平行、间隔镶套，竖直面靠集箱(2)进液口，竖直面最高处端面与集箱上壁间留有空档，其余端面与集箱(2)密封连接；隔板水平底面上预留孔；各层隔板竖直面的最上沿位置比其上一层隔板水平底面位置高，即最底下第一层隔板竖直面的最上沿位置的最上沿位置比第二层隔板水平底面位置高，以此类推；集热-蒸发管(1)穿过集箱(2)底壁和隔板(11)预留孔，集热-蒸发管(1)管口与最上一层隔板(11)面平齐；集热-蒸发管(1)的管壁与集箱(2)底壁和隔板(11)预留孔之间密封连接；集热-蒸发管(1)处于集箱腔内的管段管壁上布置泄液孔(1.1)，各隔板水平底面以下均有泄液孔(1.1)，泄液孔(1.1)尽量靠近隔板(11)的底面；最低一层的泄液孔(1.1)之下泄能力最小，越往上层的泄液孔(1.1)之下泄能力越大；位于集箱两头的几根集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力比中间集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力小。其余分别同实施例一和实施例二。如图17、图18。
集箱(2)采用本实施例四结构的优点是允许的安装误差即倾斜程度，比实施例一和实施例二更大，如图17，实施例一和实施例二安装误差允许两头相差的最大值为H1，但本实施例四安装误差允许两头相差的最大值为H2。
泄液孔(1.1)尽量靠近隔板(11)的底面的优点是，如积液腔内有气体，随着积液腔内液位上升，气体被挤到积液腔上侧空间，从泄液孔(1.1)进入集热-蒸发管(1)。
位于集箱两头的集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力较小，其优点如5.2.3C所述。
运行分析如下回流液从进液口进入集箱(2)第一层隔板水平底面以下，首先浸没第一层泄液孔(1.1)，当第一层泄液孔(1.1)不能下泄回流液的全部，则液位上升到超过第一层隔板竖直面的最上沿位置时，才有液体进入第二层隔板水平底面以下，第二层泄液孔(1.1)有进液。当第二层泄液孔(1.1)不能下泄回流液的全部，则液位上升到超过第二层隔板竖直面的最上沿位置时，才有液体进入第三层隔板水平底面以下，第三层泄液孔(1.1)有进液。
5.4.2对集热-蒸发器的绝热措施分别同实施例一和实施例二。
5.5实施例五将若干集热-蒸发器并联起来匹配一个冷凝器，连接方式是液体回流管(5)出口连接一个水平的液体分配箱(12)，与集热-蒸发器相同数量的液体分配管(13)从液体分配箱(12)底壁伸进液体分配(12)内腔；液体分配管(13)伸进液体分配(12)内腔的管壁上设有液体分配孔(13.1)，液体分配孔(13.1)为竖向窄槽，各液体分配管(13)的液体分配孔(13.1)在同一水平面，如图19、图20、图21。液体分配管(13)另一头连接各集热-蒸发器进液口。
液体分配箱(12)与液体分配管(13)组合起来，可将液体回流管(5)来的液体均匀分配到各液体分配管(13)，其原理就同集箱(2)和集热-蒸发管(1)组合起来均匀分配液体一样。液体分配孔(13.1)为竖向窄槽，可尽量减少因液体分配箱(12)安装倾斜误差所带来的分配误差。
液体能均匀分配到各液体分配管(13)，进而保证将液体均匀分配到位置高低不同的集热-蒸发器。
权利要求
1一种分体式自循环太阳能-热能装置，以分离式重力热管系统的蒸发器作太阳能-热能装置的集热器，直接吸收太阳能辐射能变为热能，分离式重力热管系统的冷凝器(4)置于蓄热媒质中；集热-蒸发器至少有两根集热-蒸发管(1)和一水平集箱(2)，集箱(2)和冷凝器(4)之间连接蒸气上升管(3)、液体回流管(5)；集热-蒸发管(1)涂太阳能吸收层，并采取相应绝热措施，其特征在于所述集热-蒸发管(1)上端开口一段从集箱(2)下壁伸进集箱(2)腔内，集热-蒸发管(1)处于集箱(2)腔内的一段管壁上设有泄液孔(1.1)，集热-蒸发管(1)管壁与集箱(2)底壁穿孔间密封连接。
2根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于集箱(2)中间隔有几件“”形隔板(11)；隔板水平底面相互平行、竖直面相互平行、间隔镶套，隔板竖直面靠集箱(2)进液口，竖直面最高处端面与集箱上壁间留有空档，其余端面与集箱(2)壁面密封连接，隔板(11)水平底面预留孔；各层隔板竖直面的最上沿位置比其上一层隔板水平底面位置高；集热-蒸发管(1)穿过集箱(2)底壁和隔板(11)预留孔，集热-蒸发管(1)管口与最上一层隔板(11)水平面平齐，集热-蒸发管(1)的管壁与集箱(2)底壁和隔板(11)预留孔之间密封连接；集热-蒸发管(1)处于集箱腔内的管段管壁上布置泄液孔(1.1)，各隔板水平底面以下均有泄液孔(1.1)，泄液孔(1.1)尽量靠近隔板(11)的底面；最低一层的泄液孔(1.1)之下泄能力最小，越往上层的泄液孔(1.1)之下泄能力越大；位于集箱两头的几根集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力比中间集热-蒸发管第一层泄液孔(1.1)下泄能力小。
3根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于所述泄液孔(1.1)由下述方法之一形成a.集热-蒸发管(1)的管壁往里挤压形成凹槽，凹槽在集热-蒸发管(1)管壁上成螺旋线的一段，在凹槽的下侧壁开孔，一段凹槽可设一个或几个孔；b.先在集热-蒸发管(1)的管壁上开切缝，再将切缝上侧的管壁往里挤压，使上下侧的管壁错开，便形成泄液孔(1.1)通道。
4根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于所述集热-蒸发管(1)之泄液孔(1.1)为两个以上，分布在多个水平层面上，最低一层泄液孔(1.1)之通道最小，越往上层的泄液孔(1.1)之通道越大；所有泄液孔(1.1)通过液体工质质量的最大值之和不大于集热-蒸发管(1)蒸发工质质量之最大值。
5根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于集热-蒸发管(1)上端设置泄液孔的开口段之通径大于集热段之通径，开口段与集热段之间为连续过渡的锥面。
6根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于集热-蒸发管(1)下端是开口的，并用横管(8)连通所有开口，用下述绝热措施之任一种绝热a.集热-蒸发管(1)紧密排列，集热-蒸发管(1)、集箱(2)、横管(8)的朝阳面涂太阳能吸收层，一并置于带透明盖板的保温盒内；b.集热-蒸发管(1)间隔排列；集热-蒸发管(1)背阴侧设置反射板，反射板能将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射在集热-蒸发管(1)的背阴面；上述各件一并置于带透明盖板的保温盒内；c.集热-蒸发管(1)间隔排列，集热-蒸发管(1)外面套真空夹层的两头通透明玻璃管(9)，用密封塞(7)密封玻璃管(9)的敞口；玻璃管(9)紧密排列，两头通玻璃管(9)的外层管之朝阳侧为半圆管，背阴侧外侧设有镜面反射膜(10)，反射膜能将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射在集热-蒸发管(1)的背阴面，集箱(2)和横管(8)外包裹绝热层。
7根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于所述集热-蒸发管(1)下端封闭，并用下述绝热措施之任一种绝热a.集热-蒸发管(1)紧密排列，集热-蒸发管(1)、集箱(2)的朝阳面涂太阳能吸收层，一并置于带透明盖板的保温盒内；b.集热-蒸发管(1)间隔排列；集热-蒸发管(1)背阴侧设置反射板，反射板能将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射在集热-蒸发管(1)的背阴面；上述各件一并置于带透明盖板的保温盒内；c.集热-蒸发管(1)间隔排列，集热-蒸发管(1)外面套真空夹层的透明玻璃盲管(6)，用密封塞(7)密封玻璃盲管(6)的敞口；玻璃盲管(6)紧密排列，玻璃盲管(6)的外层管之朝阳侧为半圆管，背阴侧外侧设有镜面反射膜(10)，反射膜能将各角度从集热-蒸发管(1)空隙间漏过的光，全部或绝大部分反射在集热-蒸发管(1)的背阴面，集箱(2)外包裹绝热层。
8根据权利要求6或7所述的任一分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于集箱(2)为曲线形，集箱(2)的进液口设在南侧中间。
9根据权利要求1所述的分体式自循环太阳能-热能装置，其特征在于将若干集热-蒸发器并联起来匹配一个冷凝器，连接方式是液体回流管(5)出口连接一个水平的液体分配箱(12)；与集热-蒸发器相同数量的液体分配管(13)从液体分配箱(12)底壁伸进液体分配(12)内腔；液体分配管(13)伸进液体分配(12)内腔的管壁上设有液体分配孔(13.1)，所述液体分配孔(13.1)为竖向窄槽，各液体分配管(13)的液体分配孔(13.1)在同一水平面；液体分配管(13)另一头连接各集热-蒸发器之集箱(2)进液口。
全文摘要
一种分体式自循环太阳能－热能装置，以分离式重力热管系统的蒸发器作太阳能的集热器直接吸收太阳能辐射能，再用分离式重力热管系统将热量传递给高处的蓄热媒质，解决了分离式重力热管系统回流的液体工质均匀分配到每一根蒸发管并从蒸发管上端进入形成流动薄膜蒸发的问题。技术方案要点是；所述蒸发器至少有两根集热－蒸发管和一水平集箱，所述集热－蒸发管上端开口一段从集箱下壁伸进集箱腔内，集热－蒸发管处于集箱腔内的一段管壁上设有泄液孔。本发明可用于一切太阳能－热能利用场合，应用于建筑物的分体式太阳能热水器或供暖器时，集热器可做成薄而轻的曲面型，与曲面阳台、建筑相吻合，与建筑融为一体。
文档编号F24J2/32GK1892145SQ200610077620
公开日2007年1月10日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年10月4日
发明者庞立升 申请人:庞立升