[发明专利]真空集热管内两相流换热集热的方法和产品

摘要

一种真空集热管内两相流换热的方法。按照该方法制造的真空集热管内两相流换热太阳集热装置，由真空集热管和联集器件组成，其特征在于集热管两端的水平误差小于正负35毫米；通过调整联集管状态和在联集器件或集热管管口设置挡水挡气物体使集热管内始终有水、气留存；挡水挡气物体包括连接驳管、密封圈和挡气水圈。本发明的有益效果：在集热管内实现两相共存和两相流换热循环。两相流换热循环传热能力强、等温性好、换热环节少、热沉小、输出温度调节方便、可靠性高、抗冻、性价比高。本发明拓展了真空集热管及其集热装置的用途，包括用集热管引进海水直接蒸馏，并用所产蒸汽实现多效蒸馏。结合附图给出三个实施例。

主权项

一种真空集热管内两相流换热集热的方法：用真空集热管和与集热管配合连接的联集器件，组成一台真空集热管内两相流换热的太阳集热装置，真空集热管包括全玻璃真空集热管、内玻璃管带翅板吸收体的真空集热管；联集器件包括与集热管罩玻璃管插入连接的联集盒、通过连接驳管与集热管内玻璃管或者罩玻璃管连接的联集母管以及蓄热水箱；联集器件用各种驳接管与外界连通；水平放置集热管，令集热管两端的水平误差小于正负50毫米；通过调整联集器件的驳接管或者集热管的状态、在联集器件内或者在集热管管口设置挡水物体使集热管在出水时有水留存，即集热管内平均留存水位高于0.1毫米；通过调整联集器件的驳接管或者集热管的状态，或者在集热管管口上部设置挡气物体使集热管进水时上面有气留存；挡水物体和挡气物体包括与集热管内玻璃管密封连接的连接驳管及密封圈、开口端缩颈的真空集热管的缩颈段、内玻璃管靠近管口处带缩颈段的真空集热管的内玻璃管缩颈段、与集热管内玻璃管内侧密封连接的挡气水圈；调整联集器件的驳接管也与集热管内气水留存有关，是因为有时进出水驳接管也具有挡气水圈的作用；有时单独使用挡水物体也可以实现集热管内的气与水留存；在联集器件内部相邻集热管之间设置拦截上游来水的梯级水坝；梯级水坝的每一梯级与一支或者处于同一水平位置的一对集热管连通；在联集器件轴心线带水平倾角安装时，梯级水坝能够保持或者抬高各集热管管口的水位，使上游来水先充满本级集热管，后再溢过坝面补充下面相邻集热管直至所有集热管补充完成；梯级水坝也属于实现集热管内留存水的挡水物体；为抬高或者保持集热管内水位而设置的挡水物体譬如联集器件内的梯级水坝，其底部可以含有可将集热管内存水排空的阀门；联集器件内部的上方应保持畅通；还可以对集热管配置一维聚光装置，组成聚光式真空集热管内两相流换热的太阳集热装置；还可以在集热管内腔壁贴合毛细吸液材料；实施结垢对策，包括：在集热管内腔壁制作减垢层譬如涂制热粘一层不易结垢的硅胶；采用无垢热媒；在进水或者热媒中添加减垢剂；用超声波进行清洗；集热管与加热负载之间的换热包括以下四种形式及其组合：1)通过联集器件令水流入集热管换热后流出，称作两相流热水集热；2)用蒸汽管道将联集器件内集热管产生的水蒸气引出再通过外置换热器加热负载，称作两相流蒸汽集热；对联集器件需要回水及时补充集热管的情况，外置换热器的位置应高于联集器件，或者设置向集热管补水的装置；3)在联集器件内集热管管口外侧设置换热器件，用集热管内水蒸气对负载换热器件加热，称作两相流承压集热；4)在各集热管内部设置分支换热器件，分支换热器件相互连接组成一个水路并接出，用集热管内水蒸气对负载分支换热器件加热，称作两相流分支承压集热；换热形式1)可以采用开式联集器件，即联集器件用溢气管与大气连通；对2)、3)、4)三种换热形式，集热管内的水不断蒸发成水蒸气通过蒸汽管输出；或者集热管内的水不断蒸发成水蒸气在管状换热器或者分支换热器表面冷凝，工作时应该采用闭式联集器件；考虑到联集器件与集热管的密封连接不耐压，可在联集器件与大气之间采用一个气球式封闭气囊进行隔离；封闭气囊可以吸收受热膨胀的空气，其设计容积可取集热管数与集热管容积乘积的30％；对于闭式联集器件，还可以令联集器件内部与一个负压源连通，在每次集热开始时对联集器件内部用负压源抽真空后关断，还可以在集热期间短时开启负压源抽真空，负压源可以是一台抽真空装置；闭式联集器件还可以连接一个泄压器件，当集热装置空晒内部水蒸气压力迅速升高时能自动打开泄压；泄压器件的工作点可以设定为0.3个大气压；还可以采用配置有电磁阀和设置于集热装置存水空间的水温水位传感器或者流量计的水温水位自控系统，制造自动控制的两相流换热集热装置，譬如在集热管内水温达到设定值时先出热水后上冷水的全自动两相流直通式太阳集热器。