[实用新型]一种太阳能热水装置用防冻胀热管

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水装置技术领域，具体地说是一种太阳能热水装置用防冻胀热管。

背景技术

热管是一种高效的被动传热元件，在航空、航天、电子、热控制、工业节能等领域已得到广泛的应用。

近廿年，随着能源紧张和节能要求的不断提高，热管在家用太阳能热水器中的使用越来越受到重视，融合热管技术的家用太阳能热水器系统在近十年内逐渐兴起。热管式太阳能热水器或太阳能集热器较之普通型热水器、集热器，具有可靠性高，热利用充分，能量利用合理等优势，在欧美国家为用户普遍接受，在我国市场份额也逐渐提高。

目前太阳能热水装置使用相对比较集中的多为我国中部和南方地区，而北方大部分地区，特别是日光资源非常丰富的西北地区，太阳能热水装置使用情况并不理想。其原因是多种多样的，单从技术角度分析，防冻问题是阻碍太阳能热水装置进入北方市场的重要原因之一。

由于太阳能装置有部分流道在室外，在北方使用可能发生冰冻现象。特别是遇到连续雨雪天气或集热器表面被积雪遮蔽时，则可能发生冰冻现象。一般的热管在低于-10℃抗冻能大幅下降，每天多次的冻、化，热管尾部马上会逐步胀大导致热管破裂失效，整个集热系统逐步瘫痪，防冻胀问题是用于西北方高寒地区太阳能集热工程必须解决的问题。

由于太阳能热水装置中集热部分，即热管所在位置，在室外使用，如果在高纬度或高原地区，冬季连续无光照天气，集热器温度可能会低于0℃，因此热管本身会发生冻胀。热管发生冻胀，同样也可能使热管壳体发生破裂，导致热管失效。热管的冻胀是在热管蒸发段所处的环境温度低于工作介质的冰点时发生的，对于以水为工作介质的热管来说，当热管蒸发段所处温度低于0℃，即有发生冻结的可能。如果发生冻结，则相变首先发生在相变核心位置或最容易发生相变的位置，出现小的冰晶，在过冷液体中向低温区域生长，形成冰层。

对于家用太阳能热水器使用的铜水重力热管来说，由于其水质较纯，热管内壁面处理的相对光滑(生产过程中为了避免不凝性气体残留和可能产生不凝性气体的成分残留，一般要经过严格清洗工艺过程)，所以从相变动力学角度分析，只有在三相交界线附近最易产生冰晶，并首先向径向扩展，形成冰盖，将下部的水封于固定容积内。热管蒸发段冰盖下的液体继续散热，结冰，体积膨胀，由于液相体积已被周围壳体和冰盖包围，所以膨胀过程可能引起顶部冰盖和周围壳体的变形。如果顶部冰壳本身的强度以及冰盖和壁面之间结合力大于壳体的强度，则热管壳体首先发生变形。家用太阳能热水装置使用的热管，壳体一般为无氧铜，其在0℃下强度较小，所以实际情况是，热管壳体发生明显变形。由于铜作为一种金属材料，具有一定的弹性变形能力，只要水转化为冰过程中的膨胀量小于管壁材料的弹性变型极限，一旦融化，则变形可以消除，如果膨胀量大于管壁材料的弹性变型极限，则发生塑性变型，即使冰融化，也不会完全恢复，造成永久形变，壁厚减薄。经过几次冻融循环，热管蒸发段壳体变形处壁面不断减薄，甚至发生破裂，从而造成热管失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以有效防止冻胀的太阳能热水装置用防冻胀热管。

为实现上述的目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种太阳能热水装置用防冻胀热管，包括铜材质的热管本体，在所述的热管本体的蒸发端外表面紧密套设有一与所述的蒸发端形状相适应的防冻胀铜夹套；所述的蒸发端的尖端部分露出于所述的防冻胀铜夹套外。

所述的防冻胀铜夹套由Tp1铜制成。

所述的防冻胀铜夹套整体呈锥形状，长为150mm，管壁厚为0.5mm。。

本实用新型由于在热管的蒸发端表面紧密套设有一与所述的蒸发端形状相适应的防冻胀铜夹套，因而解决了西北方高寒地区太阳能集热装置因热管冻胀而导致太阳能热水装置失效的问题。

附图说明

图1是现有的技术下太阳能热水装置用热管的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例提供的太阳能热水装置用防冻胀热管的结构示意图；

图3所示为本实用新型实施例提供的A部分的放大示意图；

图4所示为本实用新型实施例提供的防冻胀铜夹套的结构示意图

图中：1、热管，10、冷凝端，11、铜管，12、蒸发端，13、防冻胀铜夹套。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。