专利名称：具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器，属于太阳能热水器的技术领域。
技术背景 现有的重力热管式真空管太阳能热水器主要由重力热管式真空管、储水箱、支架等组成。重力热管式真空管太阳能热水器的工作原理是重力热管式真空管分为下面的蒸发段和上面的冷凝段。下面的蒸发段由内外二层同心玻璃圆管组成，外层圆管为透明玻璃管，太阳能以很高的透射率穿过外层玻璃管。内层玻璃管外表面涂有吸收太阳能的涂层，内管和外管间的空间抽成真空，以阻止内层吸收热量的散失。内层玻璃管内装有易蒸发的液体，太阳光穿过外管被内管外表面涂层吸收，内层管内的液体受热成为蒸汽。蒸汽上升至冷凝段，冷凝段为蒸发段内管的延伸，只有一层玻璃管，外表面没有吸收太阳能的涂层。冷凝段插入热水器储水箱中，与水箱内的冷水接触。由蒸发段上升到冷凝段的蒸汽被水箱内的冷水冷却为液体，向冷水放出热量加热冷水，凝结液体在重力作用下流回下面的蒸发段进行循环工作。通过热管内工质周而复始的在蒸发段吸收太阳能成为蒸汽、蒸汽在凝结段向水箱内水凝结放热的过程，储水箱内水温不断上升，从而获得热水。重力热管式太阳能真空管的蒸发段是主要部分，冷凝段所占比例较小。蒸发段与其内部液体工质的接触面积越大，则加热液体工质的面积越大，更多的液体工质可成为蒸汽，热水器对太阳能的利用效率越高。为确保重力热管能够正常工作，热管内充注液体工质量不能超过管内体积的25%。也就是说，如果管内液体工质未变成蒸汽，蒸发段有75%的面积未接触到液体工质。蒸发段产生蒸汽后，蒸汽上升至冷凝段并被冷却成液体。液体向下流回至蒸发段，液体在倾斜放置的圆柱形真空管中向下流动时，在重力作用下会集中在真空管的下侧，而且冷凝液的流量很小，这就造成蒸发段与冷凝液仅在下侧的很小面积上接触。蒸发段的上侧被太阳光照射，下侧不会被太阳照射。即与蒸发段下侧接触的冷凝液不能吸收热量产生蒸汽，蒸发段上侧不能被冷凝液冷却，处于空晒状态，温度会急剧升高。位于蒸发段底部的液体工质也存在同样的问题，因为在真空管倾斜放置的情况下，蒸发段底部的液体更多的接触到不吸热的下侧表面，上侧吸热表面不能被液体冷却而处于空晒状态。因此，重力热管式真空管最多仅有25%的蒸发段面积与液体接触并产生蒸汽，75%面积不能加热液体产生蒸汽。这使得这种真空管收集太阳能的效率较低，实际运行结果证明，重力热管式真空管收集太阳能的效率低于普通真空管。而且，蒸发段75%未接触液体的面积处于空晒状态，温度很高，这会损坏该部分吸收太阳能的涂层，造成真空管损坏。
发明内容[0008]本实用新型的目的是为了克服现有的重力热管式真空管太阳能热水器收集太阳能效率低、吸收太阳能的涂层易高温损坏的缺点，提供一种新型的热管式真空管太阳能热水器。本实用新型的目的可采用如下技术方案来实现具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器，包括冷凝段和蒸发段的真空管、储水箱、密封圈、托板、支架、水和热管工质，托板设在支架上，用来支撑真空管的蒸发段底部；真空管的冷凝段与蒸发段的内管为连通的整体；真空管的冷凝段通过储水箱壁上的孔插入储水箱内；在真空管的冷凝段与储水箱壁的孔之间设有密封圈，所述真空管蒸发段内管的内侧表面，沿着管的轴向布置有吸液芯。所述的支架为储水箱和真空管的组装提供支撑，保持太阳能热水器的稳定，并使真空管保持正确的方向以充分吸收太阳能。托板从下面对真空管进行支撑及固定。密封圈用来防止储水箱内的水通过真空管冷凝段与储水箱间的缝隙泄漏。在蒸发段内管的内表面，沿管的轴向布置吸液芯。聚集在蒸发段下部的液态工质，以及冷凝段流回的冷凝液，在吸液芯毛细力的作用下，充满所有的吸液芯。吸液芯密布在蒸发段内侧表面，因此蒸发段内侧表面全部被液体工质湿润。吸液芯的作用就是将原本聚集在内管某些位置的液态工质重新分配，使蒸发段内侧所有表面都能被液态工质润湿。本实用新型的热水器具有启动快、真空管内不产生污垢、真空管不易爆管、不易冻结、传热效率高的优点。同时，本实用新型在真空管蒸发段的内侧表面布置了吸液芯，这些吸液芯可以使得管内的液态工质将蒸发段全部内表面湿润，蒸发段的全部吸热表面都能接触到液体工质并产生蒸汽，因此，本实用新型提出的太阳能热水器具有较高的效率，真空管的吸热表面不会形成高温损坏，从而克服了现有重力热管式真空管太阳能热水器存在的二个严重缺陷。
图I为本实用新型的具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器的结构示意图。图2为图I中真空管蒸发段的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。结合图I和图2，本实用新型太阳能热水器主要由冷凝段6、具有吸液芯8的蒸发段3的真空管、储水箱I、密封圈2、支架系统、水7和热管工质9等组成。支架系统由支架5和托板4组成，为储水箱I和真空管的组装提供支撑，保持太阳能热水器的稳定，并使真空管保持正确的方向以充分吸收太阳能。需要加热的冷水通过管道进入储水箱，被加热后再通过管道提供给热水用户。真空管的蒸发段3由内、外二层玻璃管组成，外层玻璃管透明，太阳光可透过。内层玻璃管的外侧涂有吸收太阳能的涂层，太阳能被涂层吸收后可加热真空管内的液态工质，液态工质变为蒸汽，并上升至冷凝段。内、外层玻璃管的间隙被抽成真空，以减少内管温度升高后能量向外界的散失。蒸汽在倾斜放置的真空管内上升至冷凝段6，冷凝段6伸入太阳能热水器的储水箱内。冷凝段6为单层玻璃，外侧没有吸收太阳能的涂层，冷凝段6内的高温蒸汽向管外的低温水放出热量，储水箱I内的水温度上升。蒸汽被冷却后成为液体，液体向下流动进入蒸发段3，经过吸液芯8时液体再次湿润蒸发段表面。从而太阳能热水器内形成如下的循环工作过程涂层吸收太阳能并转换为热能一液态工质吸热成为蒸汽一蒸汽上升至冷凝段一蒸汽放热凝结成液体，储水箱内水温上升一液体下降至蒸发段一吸液芯分配液体至蒸发段表面。经过较长时间的工作后，太阳能热水器即可产生热水。实现本实用新型热水器结构可以采用的一个具体方法如下I、制作一个具有保温层的圆柱形储水箱，在储水箱上均匀地钻一排孔，孔的直径与密封环外径相匹配。2、使用金属泡沫材料制作细长圆柱形吸液芯，吸液芯长度等于真空管蒸发段长度。3、制作真空管内管，在内管内表面沿管长方向开设一定数量的槽道，这些槽道的宽度等于吸液芯直径。将吸液芯安置在这些槽道位于蒸发段的部分，加入适量的液态热管工质，然后将内管二端封死，在蒸发段外表面喷涂太阳能吸收涂层。4、制作一端封闭，一端开口的真空管外管，外管直径大于内管，长度小于内管。5、将内管从外管的开口端插入，插入后保证内管和外管间不接触并留有均匀的间隙，使用焊接工艺将外管开口端与内管外侧进行连接。6、使用抽真空工艺排除内管和外管间封闭空间内的空气。具有吸液芯的热管式真空管制作完成。7、使用角钢和钢板制作太阳能热水器的支架和托板，并焊接成支架系统。8、将储水箱放置在支架上，将密封圈安置在储水箱的孔内，将真空管的冷凝段通过密封圈插入储水箱内，真空管蒸发段的下端放置于托板的圆孔内。9、通过储水箱上的进水管使侍加热的水充满储水箱。通过以上程序所描述的制作方法，具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器即加工完成。将热水器放置于可以充分吸收太阳能的地点和方位，经过一段时间后，储水箱内即可得到热水。权利要求1.具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器，包括具有冷凝段(6)和蒸发段(3)的真空管、储水箱(I)、密封圈(2)、托板(4)、支架(5)、水(7)和热管工质(9)，托板设在支架上，用来支撑真空管蒸发段的底部；真空管的冷凝段与蒸发段的内管为连通的整体；真空管的冷凝段通过储水箱壁上的孔插入储水箱内；在真空管的冷凝段与储水箱壁的孔之间设有密封圈，其特征在于，所述真空管蒸发段内管的内侧表面，沿着管的轴向布置有吸液芯。
专利摘要本实用新型提供了一种具有吸液芯的热管式真空管太阳能热水器，属于太阳能热水器的技术领域。该热水器包括具有冷凝段和蒸发段的真空管、储水箱、密封圈、托板、支架、水和热管工质，托板设在支架上，用来支撑真空管蒸发段的底部；真空管的冷凝段与蒸发段的内管为连通的整体；真空管的冷凝段通过储水箱壁上的孔插入储水箱内；在冷凝段与储水箱壁的孔之间设有密封圈；在蒸发段内管的内侧表面，沿着管的轴向布置吸液芯。本实用新型的太阳能热水器克服了现有重力热管式真空管太阳能热水器收集太阳能效率低、吸收太阳能的涂层易高温损坏的缺点。
文档编号F24J2/32GK202382447SQ201120438040
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者张奕, 张海云, 沈燕婷, 顾鑫, 魏洁 申请人:南京师范大学