[发明专利]一种热管和半导体制冷发电的多功能家用空调装置

说明书

技术领域

家电领域一多功能家用空调装置。

背景技术

当前，建筑行业的能耗占全国总能耗的40％，而在北方城市的冬季取暖中所占的能耗占总能耗的20％，同时夏季的空调用电更是一个用电大户，这都是不可再生的能源。如何降低冬季采暖和夏季空调用电的能耗，是当务之急，迫在眉睫，本发明将提供《一种热管和半导体制冷发电的多功能家用空调装置》一是可不用电；二是可节电在80％以上，且成本低廉，便于推广应用。

发明内容

随着保护环境、节约能源的呼声越来越高、利用温差发电就成了发展的大方向、从小型器件到大型电站，越来越多地从实验室理论应用到实践中去。

利用“半导体制冷片”即可制冷又可进行温差发电和超导热管本身不耗能量传热效率高的特点和原理组合构成了本发明的《一种热管和半导体制冷发电的多功能家用空调装置》。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

本发明中采用了重力超导热管技术：本发明的热传导和热扩散主要是采用“重力超导热管”元件。我国能源综合利用水平一直较低，而“超导热管”元件，具有结构简单、价格低廉、制造方便易于在工业中推广应用等特点。

热管的构造：热管大致说来是一根细长、中空、二头封闭的金属管子。它有15公分长的，也有15公尺长的，其外部形状不拘，在理论上几乎任何形状的设计都是可以的，管子的内壁附着一层毛细物体(重力热管中没有毛细物体)，毛细物体内浸湿着液体，这种液体称之为热管的工作液，如此便是通常的热管了。然而在实际上生产制造时并不如此单纯，其结构依导热量及温度的不同而异。目前已制成的热管有用黄铜、镍、不锈钢、钨及其它合金做外壳的。

热管工作液的种类更多，它包括钾、钠、铟、铯、锂、铋、水银、水、木酒精、丙酮、冷冻剂液态氮、液态氧及其它一些无机盐等。事实上，热管的外壳及其工作液的选择都视热管的应用情况而定。譬如在摄氏一千度以上的高温时，热管内部多用钾、钠等液态金属，但热管用于零下一百九十度时，则内部多用液态氮等。

如把热管和同体积金属棒的二端置于同样温差之下，热管的导热量可以达到金属棒的干倍以上。换句话说，当同样的热量通过热管和同体积的金属棒时，热管二端的温差要比金属棒小很多。由于这种特性，热管常被称为“近等温导热”装置。统而言之，热管在结构及原理上最特出的一点是毛细物体及毛细现象的应用。

“重力热管”它也是利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，是不需要外加动力而工质自行循环。它与普通热管(毛细现象)的不同点在于管内没有吸液芯(毛细物体及毛细现象)，冷凝液从冷疑段返回蒸发段不是靠吸液芯所产生的毛细力，而是靠冷凝液的自身和重力。因此重力热管是有方向性，蒸发段必须置于冷凝段的下方。由于重力热管没有吸液芯，所以不仅结构简单、成本低廉，而且传热性能优良，工作可靠。参见(图1)。

由于热管的优点如此多，其应用范围非常广泛；它可用于摄氏零下二百三十度的低温仪器中，也可用于高达摄氏一千五百度的液态金属反应炉中。它不但用于地面的一般装置上，也用于太空之中。除了如前段所述热管可用做传热装置外，其应用情形分点略述于下：

散热与制冷：热管可伸出于发热或制冷在装置之外，以增加发热或制冷装置的散热面积。由于热管的导热量或制冷量大于同体积的金属棒，它可取代一般散热鳍的金属片而增加其散热量或制冷量。从以上热管的应用中可知，自热管发明至今，在短短数年之内已被广泛地采用。然而热管在应用方面的潜在力，还依赖理论方面的研究才能更有效的发挥其作用。

热管技术的特点：1、高速度的热传导效果；2、重量轻且构造简单；3、温度分布平均，可作均温或等温动作；4、热传输量大、热传送距离长；5、没有主动组件，本身并不耗电；6、可以在无重力力场的环境下使用；7、没有热传方向的限制，蒸发端以及凝结端可以互换；8、容易加工以改变热传输方向；9、耐用、寿命长、可靠，易存放保管；10、价格低廉。

“热管”有较大的传热能力，热管巧妙的组织了热阻较小的沸腾和凝结两种相变过程，使它的导热系数高达紫铜导热系数的数倍以至数千倍。“热管”不需要输送泵以及密封润滑，结构简单无运动部件和噪音。如：一根长0.6m直径13mm重0.34kg“热管”在100℃工作温度下，输送200W能量，其温降0.5℃，而输送同等能量同样长的实心铜棒重量为22.7kg，温差高达70℃。“热管换热器”的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的完全逆流换热；同时冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的换热系数，且两侧受热面均可采用扩展受热面，用于品位较低的热能的回收非常经济。