一种基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器的制作方法

本发明涉及一种基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，属于太阳能集热器技术领域。

背景技术：

用于热水系统的太阳能集热器主要是热虹吸式平板型及真空管型太阳能集热器，在我国经过长时间的发展及大面积的推广已经成熟稳定，其中平板型太阳能集热器应用较早，主要由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等部分组成。由于其结构上的局限性，在集热效率上已到达瓶颈。同时，由于真空集热管的分布式排列导致其接口较多，存在漏水隐患，整个系统维护成本高，且真空集热管的生产成本较高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器。本发明的基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，具有能量利用率高，结构简单，运行稳定等优点。本发明通过以下技术方案实现。

一种基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，包括吸热板和管道3，所述吸热板包括圆盘1、吸热管2、隔热体5、吸热涂层7和弯头8，圆盘1外部设有隔热体5，圆盘1表面设有吸热涂层7，圆盘1上设有若干吸热管2和弯头8组成的蛇形结构，蛇形结构中两个延着圆盘1径向分布的吸热管2间通过弯头8封闭连接，每个吸热管2管口出口位于均位于圆盘1的圆心处；管道3穿过圆盘1和隔热体5的中心位置，管道3顶部设有冷水出口6，管道3底部设有冷水进口4，管道3内设有若干竖直排列的吸热管2，每两个位于圆盘1的圆心处的吸热管2管口出口各连接一个管道3内的竖直排列的吸热管2，两个竖直排列的吸热管2间通过小弯头密封连接形成密封吸热管；密封吸热管加工前经抽真空后充入工质10。

所述圆盘3中设有若干折流板9。

所述吸热管2内径小于4mm。

所述圆盘1、吸热管2材质优选紫铜，圆盘1直径为500~1350mm，每个在圆盘1上的吸热管2径向长度为20mm以上。

所述管道3内的竖直排列的吸热管2长度为小于圆盘1半径的2/3。

所述管道3穿过圆盘1部分的高度为20~50mm，剩余的管道3长度为50~400mm。

所述隔热体5为高透光玻璃，罩住整个吸热板并抽真空。

所述的吸热涂层7为黑铬涂层。

所述工质10的充入体积为吸热管2体积的50%～70%。

上述圆盘1上设有若干吸热管2和弯头8组成的蛇形结构，可以为圆盘1上嵌入有若干吸热管2和弯头8组成的蛇形结构，也可以是圆盘1表面或者底面设有若干吸热管2和弯头8组成的蛇形结构。

该基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器的工作原理为：

密封吸热管道加工前经抽真空后充入工质10，由于在真空条件下工质被充入吸热管2后会部分汽化，在毛细力作用下形成一段气塞一段液柱的结构，在太阳光的辐射下圆盘1表面的吸热层7开始吸热并将热量传导给圆盘1，圆盘1升温后进而将热量传导给吸热管2，随着温度的升高，圆盘1上吸热管2内的工质开始膨胀并进一步汽化，推动吸热管2中的工质10朝着圆筒中的吸热管移动，形成由热端指向冷端的推动力，同时在管道3内冷水作用下的吸热管2内的工质开始收缩并液化进一步增加该推动力。由于圆盘1上相邻吸热管2内工质分布的随机性及不对称性（工质10在不同的密封吸热管中分布不同，所以不同的密封吸热管中工质10分布具有随机性及不对称性），相邻吸热管2中形成的推动力并不相等，两个推动力的差值即为推动工质10在吸热管2内往复运动的回复力。在推动力和回复力的作用下工质以潜热和显热的形式将热量从圆盘1转移至管道3中的冷水中。

本发明的有益效果是：

（1）本发明吸热管在外形上从一根简单的直细管变为由毛细管组成的多个弯头的蛇形结构，工质在吸热管中往复运动是靠其特有的回复力和推动力来推动，与普通热管相比传热温差小，换热效率高。

（2）相比于传统的加热段与冷凝段处于同一个平面的结构相比，本发明的冷凝段位于加热段下方，冷凝段所在的管道与加热段所在的圆盘相互垂直，相同辐射功率下减少了占地面积，对于太阳能集热系统而言意义重大。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明侧面剖视图；

图3是本发明吸热板板面局部剖视图；

图4是本发明吸热板横截面剖视图；

图5是本发明局部实物图；

图6是本发明实物图。

图中：1-圆盘，2-吸热管，3-管道，4-冷水进口，5-隔热体，6-冷水出口，7-吸热涂层，8-弯头，9-折流板，10-工质。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至5所示，该基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，包括吸热板和管道3，所述吸热板包括圆盘1、吸热管2、隔热体5、吸热涂层7和弯头8，圆盘1外部设有隔热体5，圆盘1表面设有吸热涂层7，圆盘1上设有若干吸热管2和12个弯头8组成的蛇形结构，蛇形结构中两个延着圆盘1径向分布的吸热管2间通过弯头8封闭连接，每个吸热管2管口出口位于均位于圆盘1的圆心处；管道3穿过圆盘1和隔热体5的中心位置，管道3顶部设有冷水出口6，管道3底部设有冷水进口4，管道3内设有若干竖直排列的吸热管2，每两个位于圆盘1的圆心处的吸热管2管口出口各连接一个管道3内的竖直排列的吸热管2，两个竖直排列的吸热管2间通过小弯头密封连接形成密封吸热管道；密封吸热管道加工前经抽真空后充入工质10。

其中管道3中设有若干折流板9；吸热管2内径为2.15mm、外径为3.18mm；圆盘1、吸热管2材质均为紫铜，圆盘1直径为620mm，每个在圆盘1上的吸热管2径向长度为300mm；管道3内的竖直排列的吸热管2长度为250mm；管道3穿过圆盘1部分的高度为50mm，剩余的管道3长度为400mm；隔热体5为高透光玻璃，罩住整个吸热板并抽真空，吸热涂层7为黑铬涂层，工质10的充入体积为吸热管2体积的50%。

实施例2

如图1至6所示，该基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，包括吸热板和管道3，所述吸热板包括圆盘1、吸热管2、隔热体5、吸热涂层7和弯头8，圆盘1外部设有隔热体5，圆盘1表面设有吸热涂层7，圆盘1上设有若干吸热管2和12个弯头8组成的蛇形结构，蛇形结构中两个延着圆盘1径向分布的吸热管2间通过弯头8封闭连接，每个吸热管2管口出口位于均位于圆盘1的圆心处；管道3穿过圆盘1和隔热体5的中心位置，管道3顶部设有冷水出口6，管道3底部设有冷水进口4，管道3内设有若干竖直排列的吸热管2，每两个位于圆盘1的圆心处的吸热管2管口出口各连接一个管道3内的竖直排列的吸热管2，两个竖直排列的吸热管2间通过小弯头密封连接形成密封吸热管道；密封吸热管道加工前经抽真空后充入工质10。

其中管道3中设有若干折流板9；吸热管2内径为2.15mm、外径为3.18mm；圆盘1、吸热管2材质均为紫铜，圆盘1直径为500mm，每个在圆盘1上的吸热管2径向长度为200mm；管道3内的竖直排列的吸热管2长度为35mm；管道3穿过圆盘1部分的高度为20mm，剩余的管道3长度为50mm；隔热体5顶面为玻璃，底面为泡沫隔热层，吸热涂层7为黑铬涂层，工质10的充入体积为吸热管2体积的70%。

实施例3

如图1至6所示，该基于热毛细力作用的圆盘式太阳能集热器，包括吸热板和管道3，所述吸热板包括圆盘1、吸热管2、隔热体5、吸热涂层7和弯头8，圆盘1外部设有隔热体5，圆盘1表面设有吸热涂层7，圆盘1上设有若干吸热管2和12个弯头8组成的蛇形结构，蛇形结构中两个延着圆盘1径向分布的吸热管2间通过弯头8封闭连接，每个吸热管2管口出口位于均位于圆盘1的圆心处；管道3穿过圆盘1和隔热体5的中心位置，管道3顶部设有冷水出口6，管道3底部设有冷水进口4，管道3内设有若干竖直排列的吸热管2，每两个位于圆盘1的圆心处的吸热管2管口出口各连接一个管道3内的竖直排列的吸热管2，两个竖直排列的吸热管2间通过小弯头密封连接形成密封吸热管道；密封吸热管道加工前经抽真空后充入工质10。

其中管道3中设有若干折流板9；吸热管2内径为2.15mm、外径为3.18mm；圆盘1、吸热管2材质均为紫铜，圆盘1直径为1350mm，每个在圆盘1上的吸热管2径向长度为500mm；管道3内的竖直排列的吸热管2长度为320mm；管道3穿过圆盘1部分的高度为40mm，剩余的管道3长度为380mm；隔热体5顶面为玻璃，底面为泡沫隔热层，吸热涂层7为黑铬涂层，工质10的充入体积为吸热管2体积的60%。

实施例4

参照实施例1的结构，本实施例与实施例1不同在于，隔热体5不是圆形，隔热体5为620×620mm的正方形。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。