[实用新型]螺旋脉动热管太阳能热水器

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能热利用及传热、传质技术领域，特别涉及一种螺旋脉动热管太阳能热水器。

背景技术

建筑节能是我国三大重点节能领域之一。在我国已有的4×10¹⁰m²建筑中，有99％属于高耗能建筑。即使是新建建筑，仍有95％以上为高耗能建筑，我国单位建筑耗能比同等气候条件下的发达国家高2～3倍。因此，建筑节能是我国“节能、减排”工作重要组成部分，开展建筑节能具有重要的现实意义和长远意义。开展建筑节能，除了要开发节能的建筑材料外，很重要的一个方面是要大力开发利用可再生能源。太阳能是在建筑节能中可以发挥显著作用的可再生能源。我国地处阳光充沛的亚热带地区，地域辽阔，太阳能年辐射总量超过5MJ/m²，年日照时数超过2200小时的地区占国土面积的2/3，属太阳能资源丰富的国家之一。为此，研究开发高效的太阳能集热装置具有重要的意义。

脉动热管PHP(Pulsating Heat Pipe)又可称为自激振荡流热管SEMOHP(Self-Exciting Mode Oscillating-Flow Heat Pipe)、振荡流热管OFHP(Oscillating-Flow Heat Pipe)或振荡热管OHP(Oscillating Heat Pipe)是1994年日本学者Akachi发明的。它是将直径小于5mm的金属管弯曲成由若干直管和若干弯头组成的形状，在真空条件下封装一定质量工作液体。由于管径足够小，管内工作介质在毛细力等因素的作用下，形成交替分布的气塞和液柱。按其循环系统的不同，可分为首尾连成闭合回路的回路型和首尾端不相连的非回路型两种。当脉动热管一端加热段受热时，管内液体受热蒸发膨胀，向另一端冷凝段运动，并被冷凝放出汽化潜热，重新变为液态，致使在冷热端之间产生很大的压差。由于气-液柱塞交错分布，导致管内产生强烈的往复振荡运动。脉动热管的脉动频率远远高于传统热管内的气-液闭合循环频率，同时，其工作介质与热管壁面间的换热过程也因受到剧烈脉动的作用而大大强化。另外，脉动热管还具有结构简单，不需要毛细芯，有利于降低成本；加热位置和加热方式不受限制(常用的重力热管必须底部加热)；可以随意弯曲，适用范围广；以及管径小，重量轻，易于实现微型化和启动迅速等突出优点。但现有技术脉动热管还未开发应用于太阳能热水器方面。所以目前的太阳能热水器具有管径大、重量比较重、结构复杂、热启动慢、成本高等缺点和不足。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本实用新型提供一种结构简单、集热效果好的螺旋脉动热管太阳能热水器。

本实用新型是这样设计的：一种螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，包括水箱、冷凝段、盖板、蒸发段、真空玻璃管，其中真空玻璃管和水箱中设有螺旋脉动热管，螺旋脉动热管分冷凝段和蒸发段，所述冷凝段位于水箱内，蒸发段位于真空玻璃管内，所述水箱和真空玻璃管通过盖板相连接，所述的水箱设有进口和出口，所述的盖板和水箱通过胶垫密封，所述的盖板和真空玻璃管通过胶圈密封，所述的水箱主体外加保温层，所述的螺旋脉动热管是内径小于5mm的金属管。

本实用新型的脉动热管由内径小于5mm的相应直管段和螺旋管段组成封闭回路，为了更好地吸收太阳能，整个螺旋脉动热管太阳能热水器倾斜一定的角度，工作时除了具有传统的真空玻璃管太阳能热水器的吸热方式外，由于真空玻璃管与水箱内的水存在温差，真空玻璃管内的水使得脉动热管蒸发段内的工质蒸发膨胀，向冷凝段运动，并被冷凝放出汽化潜热，重新变为液态，致使在蒸发段和冷凝段之间很大压差的作用下，产生强烈的往复振荡运动，在脉动热管内工质显热和潜热的共同作用下，使得螺旋脉动热管太阳能热水器与传统的真空玻璃管太阳能热水器相比，集热效果明显得到提高。由于脉动热管的螺旋弹性结构，工作时管内工质的振荡也强化了脉动热管与热水器内水的对流传热过程。另外，由于脉动热管的双向传热特性，某种程度上还可以防止冬季寒冷夜晚真空玻璃管被冻裂。所以本实用新型具有结构简单、集热效果佳、热启动快、加工成本低等优点，便于实施开发利用。

附图说明

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为螺旋脉动热管太阳能热水器结构示意图。

图2为螺旋脉动热管太阳能热水器结构左视图。

图中1为水箱、2为冷凝段、3为胶垫、4为盖板、5胶圈、6为蒸发段、7为真空玻璃管。

具体实施方式