[发明专利]一种平板热管式纳米流体太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器，特别涉及一种平板热管式纳米流体太阳能集热器。

背景技术

太阳能作为一种新型能源，在集热用热方面已有广泛应用，各类集热器应运而生。平板式太阳能在70年代就已经发明和应用，自从80年代发明真空管太阳能后，在整个业界平板式太阳能就慢慢退出市场，太阳能热水器也经历了焖晒式太阳能，平板式太阳能，真空管式太阳能，真空热管式太阳能的发展历程。

目前在我国平板式太阳能的应用只占不足5％的比例，在国际上，除少数发达国家和地区，由于更注重美观等因素，特别是大投资，安装大面积，以满足使用，另真空管太阳能能是中国发明，等等原因，以致国外对平板太阳能直至现在还有推广。

由现状可知，如今市场上的太阳能集热器并不具有一个较高的综合性能指数，进一步的研究完善技术显得非常重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种集保温效果、集热效率、抗逆境能力、使用寿命、经济效益等于一体的平板热管式纳米流体太阳能集热器。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种平板热管式纳米流体太阳能集热器，包括平板式热管，所述平板式热管内设有至少一个热管单元，所述平板式热管顶部中间区域设有一玻璃板，所述玻璃板的两侧及其平板式热管的四周和底部为金属铜管壁；所述金属铜管壁和热管单元之间设有一冷却层；所述热管单元为一内壁具有毛细芯结构的真空腔体，所述内壁上表面的毛细芯为多层组合结构。选择组合毛细芯集收太阳能辐射及运输液态工质，它能兼顾毛细力和渗透率，从而能获得高的轴向传热能力，而且大多数管芯的径向热阻甚小。它基本上把管芯分成两部分，一部分起毛细抽集作用，另一部分起液体回流通道作用。

优选的，所述热管单元内充填碳包铜纳米颗粒-水作为工质，碳包铜纳米颗粒-水的热输运性能、较强的导热和对流能力以及特殊的光集收性能，可以达到提高集热器热效率的目的。

优选的，所述热管单元的外壁与所述玻璃板的底部和所述冷却层内的冷却介质-水相接触，所述颗粒的颗径为20nm-30nm，质量分率为0.01％-0.08％。

优选的，所述平板式热管的面积为2000×1000mm²，厚度为100mm。

优选的，所述玻璃板的面积为1900×1000mm²。

优选的，所述热管单元的体积为1900×75×34mm³。

优选的，所述热管单元的壁厚为2mm。

优选的，所述金属铜管壁的厚度为2mm。

优选的，所述玻璃板为厚度为3.2mm的低铁布纹钢化玻璃，其透光率≥91.6％。与普通玻璃相比钢化玻璃的抗弯曲、抗冲击的能力高三至五倍，抵抗剧变温差的能力比普通玻璃高三倍。

优选的，所述毛细芯厚度为1-2mm，孔隙率0.4-0.8m³。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)热管式集热器采用相变传热，以防冻的工质为工作液，工质不充满整个管子，留有一定的膨胀空间以适应温度的变化，抗冻能力突出。热管技术与真空管结合制成热管式真空管集热器，以适合在高寒地区使用。

(2)热管内工质少，启动快，在天气阴晴多变的情况下仍然能够产生热水。热管还具有单向传热的热二极管性能，可以防止夜间和阴天的热量倒流。

(3)该种太阳能集热器具有集热面积大，传递热量快以及利用纳米流体直接集收和传递太阳能。一并解决了平板性太阳集热器存在集热损失较大，以及在高强度的太阳辐射照射下，导出的热流量速度较慢且受限制，太阳能集热板上温度较高和热流密度较大等缺点。

(4)寿命长，可靠性强，稳定性好。

(5)本产品节能环保，采用金属纳米流体技术，能量转换率大大提高，符合可持续发展的原则。

(6)结构简单，便于生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的剖视图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明热管结构侧视图。

图4为本发明热管结构主视图。

具体实施方式