[实用新型]一种储热式柱状绕组脉动热管及其太阳能利用系统

说明书

本实用新型公开储热式柱状绕组脉动热管及其太阳能利用系统，其中，脉动热管是由多根铜管通过弯头连接形成首尾相连的闭环路柱状绕组结构，包括蒸发段、冷凝段，冷凝段用于伸入储水箱内，蒸发段用于伸入真空集热管内；所述真空集热管的内壁处构建有腔体，所述腔体内填充有相变材料；所述脉动热管的蒸发段中位于绕组外侧的外侧铜管紧贴所述真空集热管的内壁、位于绕组内侧的内侧铜管置于所述腔体中被相变材料包裹。本实用新型的脉动热管结构可有效减小接触热阻，提高热管的运行效率，集热效率高。

技术领域

本实用新型涉及太阳能热利用技术领域，特别是一种储热式柱状绕组脉动热管及其太阳能利用系统。

背景技术

使用热管式真空管进行太阳能集热，具有集热范围广、热损失小、不易炸管等优点，配合不同的聚光方式可以提升太阳能能量品位。为了稳定集热器工作温度、延长工作时间，可以在热管式真空管内填充储能相变材料。传统的热管式真空管结构中，热管与真空管内壁接触面积小，热阻大，并且温度波动大；而在管内填充相变材料的各种热管式真空管集热装置，工作原理是通过真空管收集太阳能辐射传递给与真空管内壁直接接触的相变材料，再由相变材料传递给位于真空管中间的热管，相变材料一般选用低过冷度的有机相变材料，虽有一定的储能效果，但高热阻的有机相变材料与真空管直接接触，会造成真空管内部的热管难以启动，影响装置集热的初始效率；目前市场上存在的复合抛物面聚光技术对太阳能集热器能量品位提升有限。例如公告号为CN209230041U、公告日为2019.8.9的中国专利：一种基于菲涅尔线聚光集热的太阳能热水器，其热管整体被相变材料包裹，热管与真空管内壁完成没有接触，有机相变材料与真空管直接接触，热阻大，热管运行效率低，导致集热效率低下。

实用新型内容

本实用新型提供一种储热式柱状绕组脉动热管及其太阳能利用系统，本实用新型的脉动热管结构可有效减小接触热阻，提高热管的运行效率，集热效率高。

本实用新型的技术方案如下：

一种储热式柱状绕组脉动热管，所述脉动热管是由多根铜管通过弯头连接形成首尾相连的闭环路柱状绕组结构，包括蒸发段、冷凝段，其中冷凝段用于伸入储水箱内，蒸发段用于伸入真空集热管内；所述真空集热管的内壁处构建有腔体，所述腔体内填充有相变材料；所述脉动热管的蒸发段中位于绕组外侧的外侧铜管紧贴所述真空集热管的内壁、位于绕组内侧的内侧铜管置于所述腔体中被相变材料包裹。

本实用新型的脉动热管为闭环路柱状绕组结构，其中蒸发段中位于绕组外侧的外侧铜管紧贴真空集热管的内壁，降低接触热阻，蒸发段将热量传递给冷凝段后，过余热量传递到绕组内侧的内侧铜管与腔体内的相变材料耦合，实现储热功能；闭环路柱状绕组结构的脉动热管的外侧铜管与真空集热管的内壁直接接触，而相变材料不与真空集热管的内壁直接接触，改善了传统热管式真空管热阻大的缺点，并且外侧铜管集热先经储水箱冷凝后再经过内侧铜管进行储热，相比普通相变储热热管式真空管产水速度提高，在热量过余时实现储热；普通脉动热管启动时存在一定的随机性，而在本实用新型中，由于真空集热管工作时内部的温度差异，脉动热管的每个弯头绕组连接的两根铜管内存在一定的压力差，外侧铜管吸热后形成气塞先经过顶端弯头传热给储水箱，再越过顶端弯头传热给内侧铜管，然后由内侧铜管与相变材料在腔体内耦合后冷凝，实现热量过余时储热，最后再回流到底端弯头，为相邻的另一外铜管补充液态工质，由此往复，可以实现脉动热管的单向运行，优化启动特性，提高脉动热管的运行效率。

进一步，所述腔体的腔壁采用聚四氟乙烯构建形成，且腔壁的外侧与所述真空集热管的内壁之间形成有多个容纳槽，所述脉动热管的蒸发段中位于绕组外侧的外侧铜管置于所述容纳槽中并紧贴所述真空集热管的内壁。

储热腔体的腔壁使用聚四氟乙烯材质，绝热性好重量轻，减小夜间相变材料漏热。

进一步，所述腔体的腔壁除形成所述容纳槽之外的部分均固贴有导热金属片，并通过所述导热金属片与所述真空集热管的内壁贴紧。塞入的导热金属片可增强真空集热管内壁与脉动热管之间的导热性能。