以上是从传热性能对玻璃真空集热管的优缺点进行的简单分析,除此之外,玻璃真空集热管还有以下几点明显不足。
易破损真空集热管的材料为玻璃,而它的工作环境又必须在露天状态,所以当出现意外时,就有可能损坏管子。而且整个热水器若有一根管子损坏时,则水箱中的水将全部从破损管插孔处流出,致使太阳能热水器无法工作。
水质差常用的玻璃真空管一般内径为37mm(或44mm),长度为1.2m(或1.5m),是典型的细长管,且下端封口。所以管内底部的水难以流动,呈长期积存状态,一段时间后,管内水质变坏(水有异味),并将影响到整个水箱的水质,使热水的使用范围受到一定的限制。
管内热水不能很好利用受结构的影响,真空管内有约15%的热水仍未能很好的利用。为取出真空管内的全部热水,获取这部分损失的热能,采用了多种方法,但由于这些方法结构设计复杂,增加了成本,降低了热效率,因此并不理想。
如果把玻璃真空管技术和热管技术相结合,利用玻璃真空管的集热性能和热管良好的传热性能,制做成热管式真空集热管,就可以克服上述缺点。
3热管的原理及优点如所示,热管由管壳和内部工作液体(工质)组成。管壳是抽成真空的密闭管壳,工质是经过特殊处理的液体,热管吸热段吸收热量,热量通过热管壁传给管内工质,工质吸热后蒸发和沸腾,转变为蒸汽,蒸汽在微小压差的作用下上升至放热段,受管外流体的冷却作用,蒸汽冷凝并向外放出汽化潜热,冷流体获得热量,冷凝液依靠重力回到吸热段。如此周而复始,使冷流体得到加热。由于热管内部抽成真空,工质极易蒸发与沸腾,热管启动迅速。
因为咸管以工质相变时的汽化潜热方式传递热量,所以具有优良的导热性能,传热效率较高。从有关资料的数据可知,它的热导数系数是铜的热导系数的100倍以上,是目前导热元件中性能最好的一种。工作时工质的循环是靠回流液的重力作用,不需外加动力,无机械部件,增加了设备的可靠性,减少了运行成本;另外,由于热管的形状可随热源和冷源的条件而变化,具有很好的环境适应性。
4热管式真空管太阳能热水器的设计4.1热管式真空集热管的设计热管式真空集热管的结构如所示,它由外玻璃管(何7mm)、表面带选择性涂层的重力热管(妇7mm)组成。外玻璃管和热管之间抽真空(约1x 1(T2Pa),这样可以有效地减少热管吸热段向外界的散热损失。采用重力热管,是因为热管内不需设置吸液芯,具有结构简单、制造方便、成本低廉、传热性能优良、工作可靠,单向导热等优点,热管材料为不锈钢。
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