專利名稱：一種太陽能用雙效傳熱管及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能的利用，特別是太陽能的采集以及熱利用，具體涉及傳 熱管技術(shù)在太陽能領(lǐng)域的利用。
背景技術(shù)：
太陽能的低溫?zé)崂靡呀?jīng)非常成熟，特別是直接采用真空玻璃管技術(shù)進(jìn)行 太陽能的采集并加以利用，這種技術(shù)方法是將水直接的通過玻璃管的內(nèi)部進(jìn)行 加熱，但是這種技術(shù)存在的問題是不能在寒冷的區(qū)域使用，而且是非承壓型，
為了解決寒冷區(qū)域使用問題，采用了 "u"型管以及熱管形式，但是"u"型管
增加了泵的耗電以及結(jié)垢問題，也增加了成本；采用熱管技術(shù)的主要問題是采 用銅材的熱管外加翅片，這樣增加了很大的成本，而且普通的熱管技術(shù)生產(chǎn)制 造成本高，可靠性差，這都障礙了熱管技術(shù)在太陽能的應(yīng)用，同時(shí)即使采用了 熱管技術(shù)仍無法實(shí)現(xiàn)高效能的傳熱；也有在冬季通過電加熱的方式來解決冬季 凍裂的問題，這樣增加了耗電，使熱水的成本增加；
在熱管與真空管結(jié)合的應(yīng)用上，需要解決的問題主要有三點(diǎn)
1、 一種低成本、低啟動(dòng)溫度、高可靠性的熱管，并且易于批量制造；
2、 熱管與真空管之間的簡(jiǎn)單連接，目前基本采用將熱管與真空管之間抽真 空的方式，對(duì)于熱管與玻璃之間的連接，將增加很大的成本和制造難度；
3、 如何增加熱管冷凝端的換熱面積問題，現(xiàn)有的熱管的蒸發(fā)端基本為 1.5-1.8米，而冷凝端僅有0. 1米或更小，冷凝端的換熱面積不足，造成熱能 不能充分的傳送和利用，限制了熱管技術(shù)在太陽能領(lǐng)域的應(yīng)用；
因而，需要一種低成本、高效能的熱管技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能應(yīng)用，特別 是在寒冷區(qū)域的利用，而且，這種熱管需要便于安裝和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種低成本、高效能、全區(qū)域的太陽能應(yīng)用的傳熱 管技術(shù)，特別是將現(xiàn)有的熱管技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得適合于在太陽能領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng) 用，解決低成本、高性能的熱管生產(chǎn)問題，以及熱管與真空玻璃管之間采用高 效簡(jiǎn)單連接形式；本發(fā)明通過在熱管與真空玻璃管之間增加一個(gè)套管，來實(shí)現(xiàn) 增加冷凝端的換熱面積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通過熱管與通過套管的二次加熱，增加了
系統(tǒng)的可靠性；將普遍應(yīng)用的銅材質(zhì)熱管轉(zhuǎn)換為采用低成本的碳鋼或鋁材，這 樣大大的降低了總體的成本。
具體發(fā)明內(nèi)容如下
一種太陽能用雙效傳熱管，熱管(1)內(nèi)部充裝有熱管工作介質(zhì)(4)，在熱 管的至少一部分上還設(shè)置有一個(gè)套管(2、 3)，套管的一端與熱管殼體相連。
通過在一個(gè)熱管上增加一個(gè)套管，實(shí)現(xiàn)將熱管的冷凝端的增加，達(dá)到增加 冷凝端的換熱面積的目的；同時(shí)，在增加了一個(gè)套管之后，實(shí)現(xiàn)了熱能的二次 換熱，通過套管將熱能進(jìn)行傳遞，這樣不僅通過熱管傳熱，而且同時(shí)套管也進(jìn) 行傳熱，實(shí)現(xiàn)了雙效的傳熱與換熱；
套管(2)上還設(shè)置有至少一段不同直徑的套管，在用于太陽能真空集熱管 時(shí)，其至少一段外徑與真空玻璃管的外徑相同；
在套管上至少設(shè)置一段不同直徑的套管，在用于太陽能真空集熱管時(shí)，其 至少一段外徑與真空玻璃管的外徑相同，這樣可以保證將熱管與真空管實(shí)現(xiàn)"無 縫連接"，在傳統(tǒng)的熱水器中，通過直接將真空玻璃管插入到水箱中，實(shí)現(xiàn)真空 管與水箱的連接，本發(fā)明通過在熱管上設(shè)置一段與真空管的外徑相同的套管， 實(shí)現(xiàn)了熱管與真空管以及水箱的連接,這樣對(duì)任何的真空管都可以采用直接將 熱管加入到真空玻璃管之中，通過套管與水箱進(jìn)行接觸密閉，實(shí)現(xiàn)了熱管、真 空管、水箱的簡(jiǎn)單連接，從而實(shí)現(xiàn)了采用BW^術(shù)對(duì)現(xiàn)有的太陽能熱水器的更 新?lián)Q代，使得在冬季的應(yīng)用；
熱管(l)的材質(zhì)為銅、鋁、不銹鋼、碳鋼，優(yōu)選為碳鋼。
熱管的材質(zhì)如果采用銅，銅在金屬材料中的性能是相對(duì)是高的，但是，銅 的材料的價(jià)格是逐年增長，如果采用碳鋼，其價(jià)格將由10倍的降低，通過產(chǎn)品 測(cè)試表明，碳鋼的熱管與銅熱管具有基本相同的性能，因而，從制造成本上， 優(yōu)先選用碳鋼制作熱管，這樣可以降低成本。
熱管(1)內(nèi)部充裝的工作介質(zhì)(4)為至少下列一種或其混合物
氨，氟利昂(鹵代烴)，碳?xì)浠衔?烴類)，乙醇，甲醇，丙,，二 氧化碳，水，丁垸；
熱管的工作介質(zhì)霈要在冬季能夠運(yùn)行，其啟動(dòng)的工作溫度應(yīng)該選用比較低 溫工作的工作介質(zhì)，因而優(yōu)選低溫啟動(dòng)的氟利昂(鹵代烴)，碳?xì)饣衔?(烴類)為工作介質(zhì)，這樣可以保證熱管在冬季可以在低溫區(qū)快速的啟 動(dòng)，同時(shí)，這類工作介質(zhì)，在低溫下不會(huì)相變?yōu)楸?，使得產(chǎn)品在冬季不
會(huì)凍裂，保證了熱管可以在冬季正常的應(yīng)用； 在熱管(l)的至少一端設(shè)置有灌裝部位，通過灌裝部位實(shí)現(xiàn)對(duì)熱管內(nèi)部工作 介質(zhì)(4)的充裝和/或真空度的實(shí)現(xiàn)。
在灌裝口部位設(shè)置有單向閾，通過單向閥門實(shí)現(xiàn)對(duì)熱管工作介質(zhì)的充裝； 采用單向閥的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱管的灌裝，特別是針對(duì)低溫工作介質(zhì)，在常
溫下其處于氣化狀態(tài)，可以采用簡(jiǎn)單的直接灌裝方法，直接將熱管工作介質(zhì)充
入到勢(shì)管腔體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了熱管的制作。
熱管的斷面形狀為下列之一
圓形、矩形、多邊形、橢圓形、菱形、方形； 熱管的軸線形狀是至少下列形狀之一
彎曲的、蛇形、波浪形、包含有至少一個(gè)閉環(huán)回路。
熱管的截面和軸線可以沒有限制，但在制造上，優(yōu)選低成本的通常軸線和 截面的產(chǎn)品，如圓形，方形;其軸線為含有至少一個(gè)閉環(huán)的回路，構(gòu)成回路傳 熱管結(jié)構(gòu)，其閉環(huán)回路還可以構(gòu)成循環(huán)自振蕩熱管，這都是目前主要的熱管結(jié) 構(gòu)技術(shù)，熱管領(lǐng)域的普通技.術(shù)人員都可設(shè)計(jì)和制造；
多個(gè)套管之間的冷凝端連接一個(gè)共同的集管。
多個(gè)熱管的蒸發(fā)端連接一個(gè)共同的冷凝端，在熱管結(jié)構(gòu)上，構(gòu)成為一個(gè)整 體熱管結(jié)構(gòu)，從而增加了熱管的整體性能，在熱管的冷凝端，可以連接翅片實(shí) 現(xiàn)對(duì)氣體(空氣)的換熱。
在熱管蒸發(fā)端和/或冷凝端和/或集管上的外表設(shè)計(jì)有翅片。
在冷凝端、集熱管上設(shè)置翅片，可以不僅用于液體的換熱，還可以用于氣
體的換熱，可以利用太陽能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的加熱，如太陽能的供暖以及太陽能的
干燥；
一種太陽能用雙效傳熱管的制作方法，通過單向閥，將在常溫下為氣態(tài)的 低溫工作介質(zhì)灌裝到熱管腔體內(nèi)部，通過單向閥實(shí)現(xiàn)熱管的密閉。
在一個(gè)封閉的腔體上加工有單向閥，通過單向閥將在常溫下為氣態(tài)的工作 介質(zhì)灌裝到腔體中，灌裝結(jié)束后，單向閥實(shí)現(xiàn)自然的密閉；在必要時(shí)，完成充 裝后，再釋放一定量的氣體，以便將熱管內(nèi)部的氣體純化，將多余的空氣成份 排除；這種技術(shù)方法，省去了抽真空灌裝的過程，其性能完全可以達(dá)到熱管的 技術(shù)要求，因而被稱為"冷排法"；
一種熱管、真空管、水箱的連接方法，在熱管外部設(shè)置一個(gè)套管，套管的 至少一段外徑與真空玻璃管的外徑相同；
通過在熱管上加工上一段套管，實(shí)現(xiàn)真空管、水箱、以及熱管的連接，其 中套管外徑和真空管的外徑相同，套管從而可以取代真空管連接到水箱上，實(shí) 現(xiàn)真空管、水箱、以及熱管的連接。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)進(jìn)行說明
圖中的數(shù)字含義如下
1:熱管，2:套管，3:與真空玻璃管相同外徑的套管，4:熱管工作介質(zhì)， 5:單向閥，6:波浪形軸線熱管蒸發(fā)端，7:集管；
附圖內(nèi)容


圖1:雙套管傳熱管；
圖2:波浪形蒸發(fā)端單直徑套管傳熱管；
圖3:三種直徑套管的傳熱管；
圖4:帶有一個(gè)集管的傳熱管；
具體實(shí)施如下
圖1:雙套管傳熱管
一個(gè)熱管l，在其上加工有一個(gè)套管(2、 3),其中套管3的外徑與真空玻 璃管的外徑相同，在熱管的頂部設(shè)置有一個(gè)單向閥，通過單向閾5將熱管的工 作介質(zhì)4低溫的工作介質(zhì)R134充入到腔體內(nèi)部，單向閥實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體的密閉。
該傳熱管可以通過熱管以及通過套管傳熱，因而被稱為雙效傳熱管。 圖2:波浪形蒸發(fā)端單直徑套管傳熱管
一個(gè)熱管l，在其上加工有一個(gè)套管3，其中套管3的外徑與真空玻璃管的 外徑相同，熱管的蒸發(fā)端采用波浪形軸線的殼體，在熱管的頂部設(shè)置有一個(gè)單 向閥5，通過單向閥5將熱管的工作介質(zhì)4低溫的工作介質(zhì)氨氣充入到腔體內(nèi) 部，單向閥實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體的密閉。該傳熱管可以通過熱管以及通過套管傳熱， 因而被稱為雙效傳熱管。
圖3:三種直徑套管的傳熱管
一個(gè)熱管l,在其上加工有一個(gè)套管(2、 3)，其中套管3的外徑與真空玻 璃管的外徑相同，在套管3的上下部位各設(shè)亶一個(gè)套管2,在熱管的底部設(shè)置 有一個(gè)單向閥，通過單向閥5將熱管的工作介質(zhì)4低溫的工作介質(zhì)水以及Rll 充入到腔體內(nèi)部，單向閥實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體的密閉。該傳熱管可以通過熱管以及通 過套管傳熱，因而被稱為雙效傳熱管。
圖4:帶有一個(gè)集管的傳熱管
三個(gè)熱管1，在每個(gè)上加工有一個(gè)套管(2)，其中套管2的外徑與真空玻
璃管的外徑相同，在其上設(shè)置有一個(gè)共同的集管('7)，將工作介質(zhì)充入到腔體 內(nèi)部，單向閥實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體的密閉。
真空玻璃管、熱管與集熱箱體的連接方法
將套管的一端設(shè)置成為與真空玻璃管的外徑相同的尺寸，這樣可以直接將 套管插入到集箱內(nèi)部，可以不改變現(xiàn)有真空玻璃管與集箱的尺寸，直接加裝熱 管，而將現(xiàn)有的非熱管的太陽能熱水器改造為熱管型太陽能熱水器。
雙效傳熱管的制造方法
結(jié)合圖1說明如下
一個(gè)熱管l，在其上加工有一個(gè)套管(2、 3)，其中套管3的外徑與真空玻 璃管的外徑相同，在熱管的頂部設(shè)置有一個(gè)單向閥，通過單向閥5將熱管的工
作介質(zhì)4低溫的工作介質(zhì)R134充入到腔體內(nèi)部，必要時(shí)再通過單向閥釋放一定 量的氣體，單向閥實(shí)現(xiàn)了對(duì)腔體的密閉，這樣既可制造完畢熱管。
此種結(jié)構(gòu)的太陽能應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)為
1、 通過實(shí)驗(yàn)證明，采用碳鋼熱管以及銅熱管的傳熱性能相同，同時(shí)采用熱 管傳熱與采用真空玻璃管直接傳熱的效果相同，對(duì)于特殊的工作介質(zhì)，采用熱
管的性能要高于不采用熱管的結(jié)構(gòu)，可見此種技術(shù)方法完全實(shí)現(xiàn)了高效、低成
本的對(duì)太陽能的利用；
2、 采用碳鋼管的材質(zhì)使熱管的價(jià)格可以比銅降低8倍，這樣可以實(shí)現(xiàn)了低
成本的熱管技術(shù)，使得熱管技術(shù)可以在太陽能低溫供暖領(lǐng)域得以普遍應(yīng)用，進(jìn) 而使太陽能熱水技術(shù)可以在寒冷的區(qū)域使用，從而實(shí)現(xiàn)太陽能的供暖以及熱水、
制冷的地產(chǎn)全面建筑能源應(yīng)用；
3、 采用套管的方式，增加冷凝端的面積以及實(shí)現(xiàn)了二次換熱，使得被加熱
的液體通過熱管和套管進(jìn)行二次加熱，增加了整體的性能，即使熱管失效，仍 可以通過套管換熱，增加了系統(tǒng)的可靠性。
4、 在冬季供暖應(yīng)用中，采用先將熱量通過泵進(jìn)行循環(huán)，在蓄熱器的熱能進(jìn)
行供暖，對(duì)于低于室溫的熱能，通過采用熱泵技術(shù)，將熱能再次利用，這樣使
得太陽能得到徹底的應(yīng)用；
5、 采用低成本的"冷排法"制造熱管，可以降低成本，利于量產(chǎn)；
6、 對(duì)于熱管與真空管之間的連接，采用簡(jiǎn)單連接方式，不必進(jìn)行抽真空密 閉，便于安裝，減少了成本。
8
權(quán)利要求
1、一種太陽能用雙效傳熱管，其特征是熱管(1)內(nèi)部充裝有熱管工作介質(zhì)(4)，在熱管的至少一部分上還設(shè)置有一個(gè)套管(2、3)，套管的一端與熱管殼體相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是套管(2)上還設(shè)置有至少一段不同直徑的套管(3),在用于太陽能真空集熱管時(shí)，其至 少一段(3)外徑與真空玻璃管的外徑相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是熱管(l)的材質(zhì)為銅、鋁、不銹鋼、碳鋼，優(yōu)選為碳鋼。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是熱管(l)內(nèi)部充 裝的工作介質(zhì)(4)為至少下列一種或其混合物氨，氟利昂(鹵代烴)，碳?xì)浠衔?烴類)，乙醇，甲醇，丙酮，二 氧化碳，水，丁烷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是在熱管(l)的至 少一端設(shè)置有灌裝部位，通過灌裝部位實(shí)現(xiàn)對(duì)熱管內(nèi)部工作介質(zhì)(4)的充裝和/或真空度的實(shí)現(xiàn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是在灌裝口部位設(shè)置有單向閥(5)，通過單向閥門實(shí)現(xiàn)對(duì)熱管工作介質(zhì)的充裝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是熱管的斷面形狀為下列之一圓形、矩形、多邊形、橢圓形、菱形、方形；熱管的軸線形狀是至少下列形狀之一彎曲的、蛇形、波浪形、包含有至少一個(gè)閉環(huán)回路。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是多個(gè)套管之間的 冷凝端連接一個(gè)共同的集管(7)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能用雙效傳熱管，其特征是在熱管蒸發(fā)端和 /或冷凝端和/或集管上的外表設(shè)計(jì)有翅片。
10、 一種太陽能用的雙效傳熱管的制作方法，其特征是，通過單向閥(5)，將 在常溫下為氣態(tài)的低溫工作介質(zhì)灌裝到熱管腔體內(nèi)部，通過單向闊(5)實(shí) 現(xiàn)熱管的密閉。
11、一種熱管、真空管、水箱的連接方法，其特征是在熱管外部設(shè)置一個(gè)套 管(2、 3)，套管(2、 3)的至少一段外徑與真空玻璃管的外徑相同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低成本、高效能、全區(qū)域的太陽能用傳熱管，在普通的熱管上，加工上一個(gè)套管，從而構(gòu)成雙效傳熱的太陽能熱管，將普遍應(yīng)用的銅材質(zhì)熱管轉(zhuǎn)換為采用低成本的碳鋼，這樣大大的降低了總體的成本，并提高了熱管的整體性能，從而為太陽能的供暖、制冷、熱水的應(yīng)用提供了一種真正可以批量制造的實(shí)用技術(shù)產(chǎn)品。同時(shí)，本發(fā)明還公布了這種傳熱管的制造方法以及利用此種傳熱管實(shí)現(xiàn)水箱、真空玻璃管、熱管之間的連接方法。
文檔編號(hào)F24J2/32GK101109580SQ20061002141
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者李建民 申請(qǐng)人:李建民