[发明专利]一种防冻胀热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种可经受多次冻融循环而不发生破裂的热管或热虹吸管，特别涉及一种防冻胀热管。

背景技术

家用太阳能热水装置的技术已经得到了长足的发展，从全玻璃真空管式太阳能热水器到太阳能热管式热水装置。全玻璃真空管式太阳能热水器的缺陷是系统可靠性比较低，例如，如果某一只集热器玻璃管发生破裂，整台热水器将无法正常工作。而热管式热水系统则基本解决了上述问题，实现了高可靠性的连续运行，即使某一集热管发生破裂失效，并不影响整台热水器的运行。

在本发明之前，当冬季连续无日照天气时，尤其是在北方高纬度地区或高原地区使用太阳能热水装置，极可能出现冻胀裂管现象。当发生冻胀时，热管式太阳能热水装置的核心传热部件即热管，就可能出现裂管现象，导致热管失效，使整个太阳能热水装置损坏而无法正常工作。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种防冻胀热管。

本发明的技术方案是：

一种防冻胀热管，其主要技术特征在于在热管的蒸发段内壁面上设置多孔介质结构，多孔介质结构是多孔排列，每个孔径在0.05-1.0mm，多孔介质上端高于液面。

本发明的优点和效果在于分别从结晶动力学和材料力学角度分析，在热管蒸发段的部分位置设置多孔介质结构，通过改变液相工作介质的结晶方式和减少相变膨胀量的方式，实现热管防冻胀的效果，解决了热管在高寒地区使用出现的冻胀裂管缺陷。

附图说明

图1——正常情形下热管内部工作介质示意图。

       A-无防冻胀结构的热管；

       B-本发明有防冻胀结构的热管。

图2——开始出现冻结时热管内部工作介质示意图。

       A-无防冻胀结构的热管；

       B-本发明有防冻胀结构的热管。

图3——完全冻结时热管内部工作介质示意图。

       A-无防冻胀结构的热管；

       B-本发明有防冻胀结构的热管。

图4——溶化后热管内部工作介质示意图。

       A-无防冻胀结构的热管；

       B-本发明有防冻胀结构的热管。

图5——多孔介质结构(槽道)示意图。

       A-主视图。

       B-剖面图。

图6——多孔介质结构(金属丝网)示意图。

       A-主视图。

       B-剖面图。

图7——金属丝网和槽道复合结构应用示意图。

具体实施方式

在热管的蒸发段的管壁1(内壁)，底部有液体2即水；多孔介质结构3设置在热管蒸发段内，紧贴管壁1，一端即下端深入到液体2中，上端高于或远高于液体2的液面高度，即热管常温竖直静置时液体2的液面高度。

多孔介质结构3之一是金属丝网3(又称吸液芯结构)，金属丝网3与蒸发段管壁1紧密接触，金属丝网3采用铜丝制成；类似的有烧结形成的结构。

多孔介质结构3之二是槽道6，在热管蒸发段的管壁1上刻有多个槽道6，槽道6下端的液体2中，上端高于或远高于液体2的液面高度，即热管常温竖直静置时液体2的液面高度。

多孔介质结构3之三是金属丝网3与槽道6的复合结构7，槽道6可辅助金属丝网3，一道起防冻胀的作用；也可以是烧结结构与槽道6结合。

孔径在0.05-1.0mm范围内选择；在槽道6中的水力半径就如同是孔径。

如图1、2、3和4所示：

图1表现的是现有技术普通的热管和本发明的热管的正常情形：

图1-A，是现有技术的普通的热管正常工作状况下的液体2(液池内的水)情况；图1-B为本发明所述结构的热管管壁1。

从图1-A中可以看出，对于相同的热管的充液量来说，现有技术的普通的热管蒸发段内液体2所形成的液池高度比较高；

从图1-B中可以看出，本发明的热管蒸发段内液体2所形成的液池高度比较低，这是因为液池内的液体2有相当部分被多孔介质结构3之一即金属丝网3所吸收，附着在热管蒸发段的管壁1(内壁)面上，即金属丝网3利用毛细作用将(液池内的)液体2吸附上去了相当部分。

图2表现的是现有技术普通的热管和本发明的热管开始冻结时的情形：

从图2-A可以看出，当温度降低，低于水的结冰温度后，液池中的工作介质即液体2开始结成冰4，即首先在液池表面开始结成冰4，将其余液相工作介质封于其中，使其无法向上膨胀；