[发明专利]内置相变液的热管及太阳能集热管

说明书

 

技术领域

本发明涉及太阳能热利用领域，具体地说涉及一种内置相变液的热管及太阳能集热管。

背景技术

热管是实现热量快速传递及交换的理想选择。热管通过相变来实现高效热传导、交换，利用密闭腔体内部工质的蒸发、冷凝相变进行热量传递，其传热能力是传统金属材料的几十甚至上百倍。目前最常用的热管为铜-水体系。然而铜的价格比较贵，选用廉价轻质的铝代替铜可以节约成本。然而这种管材对水极其敏感，容易在高温下和水反应产生氢气，产生的氢气在冷凝段聚集，形成不凝气体，使得热管失效，甚至会发生爆炸。采用有机溶剂如甲醇、乙醇等代替水理论上可以避免氢气的产生，然而工业甲醇和乙醇不可避免的会含有痕量水分，影响了热管的性能。如采用化学精制的方法除掉有机溶剂中痕量的水分必然会增加成本，而且也必须一起热管制作的过程中和大气隔绝，避免有机溶剂二次吸水，这显然是不现实的。

另外，用热管制成的太阳能集热管，传热效率高，热冲击小，减少了无日照时系统的反向热损，且无上下循环管路的热损失，这种集热管的用途并不局限于提供生活热水，同时还用于汽轮机发电和蓄能等领域。因此热管式真空集热管代表了集热器新的发展方向。然而热管式真空集热管还没有得到普遍的推广和应用，这主要是这种集热管的价格比较昂贵。因此，如果能用廉价的铝热管代替铜热管制作集热管，将有利于降低热管集热管的成本。

发明内容

    本发明的内置相变液的热管和太阳能集热管克服上述缺陷，提供了将纳米分子筛分散在有机溶剂中的相变液，并且将该相变液和铝热管结合，解决了铝和钢热管中不凝气体的问题，并有效的降低了热管成本。

本发明的内置相变液的热管的技术方案是这样的：热管内设置相变液，相变液包括有机溶剂，具有吸水能力的纳米分子筛流体均匀分散在有机溶剂中；热管设置为铝热管。

纳米分子筛的直径为5nm~1μm，孔径为2.5~3.5?。

有机溶剂设置为醇类、烷烃、腈类。

有机溶剂设置为甲醇或者乙醇。

本发明的太阳能集热管的技术方案是这样的：其包括外管和热管，热管内设置相变液，热管其包括冷凝段和蒸发段，相变液包括有机溶剂，具有吸水能力的纳米分子筛流体均匀分散在有机溶剂中；热管设置为铝热管。

纳米分子筛的直径为5nm~1μm，孔径为2.5~3.5?。

有机溶剂设置为醇类、烷烃、腈类。

有机溶剂设置为甲醇或者乙醇

管壳设置为纯铝或铝合金。

热管的内壁设置沟槽。

本发明的铝热管的工作原理是这样的：由于水的分子直径为3?，乙醇选择孔径为2.5~3.5?的分子筛作为水吸收剂，实现对水的良好吸收。另外，分子筛材料在温度小于350摄氏度时都可以对水进行吸收，满足太阳能集热管对热管的要求。纳米分子筛分散在溶剂中，得到纳米流体，纳米流体在液体中的布朗运动和吸附在管壁上的纳米材料形成的毛细芯都有利于增加传热效果。

本发明中的纳米分子筛流体做相变液的铝和钢热管是通过如下方法实现的：

1）将活化过的分子筛超声分散在有机溶剂中，得到相变液；

2）将铝管或钢管洗净烘干，采用高速充液旋压法挤压出毛细沟槽；

3）将带有毛细沟槽的铝管或钢管抽真空，灌装相变液，最后密封。

然后将选择性吸热涂层超声焊接在纳米分子筛流体做相变液的热管的蒸发段，并用热压封的方法和高硼硅玻璃进行封接。高硼硅玻璃管抽真空后密封就得到热管真空集热管。

本发明首次将分子筛加入热管的相变液中，利用分子筛对热管相变液中的水分进行吸收，为无水热管的研究开辟了新的研究方向，另外，分子筛为纳米级的，分散在相变液中，形成纳米流体，可以提高传热效果，可谓是一举两得。

附图说明

图1是本发明的铝热管的结构示意图。

1-冷凝段、2-蒸发段、3-相变液。 

具体实施方式

实施例1：

本发明的太阳能集热管其包括外管和热管，热管内设置相变液3，热管其包括冷凝段1和蒸发段2，相变液3包括有机溶剂，具有吸水能力的纳米分子筛流体均匀分散在有机溶剂中；热管设置为铝热管，首先将活化过的分子筛超声分散在有机溶剂中，得到相变液3；将铝管洗净烘干，采用高速充液旋压法挤压出毛细沟槽；将带有毛细沟槽的铝管或钢管抽真空，灌装相变液，最后密封即得到太阳能集热管。本实施例的纳米分子筛的直径为5nm，孔径为2.5 ?。

实施例2：

本实施例和实施例1的区别在于，本实施例的纳米分子筛的直径为1μm，孔径设置为3.5?。