重力熱管在太陽能熱水器中的應(yīng)用

時間:2010-03-22 21:10 價值中國　 點(diǎn)擊:次 我要評論（）

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內(nèi)容摘要：重力熱管作為一種高效傳熱元件，自問世以來就得到了迅速發(fā)展。它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在空間技術(shù)和電子工業(yè)領(lǐng)域。但真正在太陽能集器上得到應(yīng)用和推廣，卻是發(fā)端于山東力諾新材料公司。

 

　　重力熱管作為一種高效傳熱元件，自問世以來就得到了迅速發(fā)展。它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在空間技術(shù)和電子工業(yè)領(lǐng)域。但真正在太陽能集器上得到應(yīng)用和推廣，卻是發(fā)端于山東力諾新材料公司。這是一家以生產(chǎn)太陽能集熱管為主的中國十大太陽能供應(yīng)商。他們與英國嘉祥國際合作，引進(jìn)了具有高效傳熱特性的無極高效Ag3.2W傳熱技術(shù)，開創(chuàng)了重力熱管在太陽能熱利用上的先河。

　　一、重力熱管的工作原理

　　力諾新材料公司與英國嘉祥國際合作生產(chǎn)的重力熱管技術(shù)先后獲得了美國、歐盟、日本、澳大利亞等27個國家和地區(qū)的發(fā)明專利，并通過了美國斯坦福研究院權(quán)威測試與認(rèn)證。應(yīng)用該技術(shù)生產(chǎn)的無極高效太陽能重力熱管產(chǎn)品和高效熱管集熱器，獲得了國家重點(diǎn)新產(chǎn)品認(rèn)證，并受到國內(nèi)外客戶的高度評價與認(rèn)同。熱管是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過管內(nèi)工作介質(zhì)的相變所產(chǎn)生的潛熱來傳遞熱量。典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，將熱管抽成負(fù)壓后充以適量的工作液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿液體后加以密封。管的一端為蒸發(fā)段，另一端為冷凝段，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間可布置絕熱段。當(dāng)熱管的一段受熱時，毛細(xì)芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體。液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段，如此循環(huán)不已，熱量從熱管的一端傳至另一端。當(dāng)熱管傾斜或垂直放置時，其工質(zhì)的循環(huán)流動將受重力的影響，可將蒸發(fā)段置于下方，則在上方冷凝的液體工質(zhì)可借助重力而回流到蒸發(fā)段，因此可不采用吸液芯，這就是重力熱管。重力熱管，工質(zhì)靠重力在熱管內(nèi)回流，無需采用吸液芯，這就減小了熱管的加工難度，降低了制造成本，因而廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。力諾新材料公司生產(chǎn)的無機(jī)高效太陽能重力熱管與常規(guī)熱管有著本質(zhì)的區(qū)別。常規(guī)熱管是靠管內(nèi)介質(zhì)液態(tài)和氣態(tài)的相變傳遞汽化潛能，它受到溫度和循環(huán)相變速度的限制，有熱損，壽命也不高。而無機(jī)高效熱管的傳熱介質(zhì)是由多種無機(jī)元素組成，在外因熱的激發(fā)下利用微粒子的高頻率振動傳遞熱量，熱阻幾乎為零，故稱為熱超導(dǎo)，是目前應(yīng)用在太陽能上的最先進(jìn)的傳熱技術(shù)。

　　二、重力熱管的標(biāo)準(zhǔn)要求

　　重力熱管被應(yīng)用在太陽能熱水器上，是一件具有開拓性的創(chuàng)新技術(shù)，國內(nèi)沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)，國外也沒有明確的規(guī)范。為了填補(bǔ)太陽能重力熱管的標(biāo)準(zhǔn)空白，結(jié)束重力熱管在太陽能行業(yè)無標(biāo)準(zhǔn)可依的尷尬局面，規(guī)范太陽能熱管行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)狀，山東力諾新材料有限公司與中國冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等單位共同發(fā)起并制訂了《太陽能重力熱管國家標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)科學(xué)性、先進(jìn)性、有效性原則，參閱GB/T191、GB/T5310和GB-T19775等已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，收集、對比和分析力諾新材料、德州傳貿(mào)、北京太陽能研究所及其它熱管生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)、技術(shù)數(shù)據(jù)，瞄準(zhǔn)國內(nèi)外市場最新技術(shù)的發(fā)展趨勢，根據(jù)企業(yè)、用戶、科研、標(biāo)準(zhǔn)等部門領(lǐng)導(dǎo)和專家的意見進(jìn)行反復(fù)修改，最后向國家標(biāo)準(zhǔn)委提出了重力熱管國家標(biāo)準(zhǔn)送審稿。該標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品是指用于接受并傳遞熱量的太陽能用重力熱管。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)送審稿規(guī)定，太陽能重力熱管的主要技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)要求：一是將熱管蒸發(fā)段的2/3豎直置于溫度為90±1℃的恒溫水浴中，冷凝段溫度與水浴溫度的溫差應(yīng)≤12℃；二是熱管在250±10℃溫度下連續(xù)工作20小時應(yīng)無破損；三是熱管傳熱極限應(yīng)≥2.4×106W/m2；四是熱管啟動時間應(yīng)≤60秒，啟動時間指熱管從開始加熱至達(dá)到工作狀態(tài)所需要的時間；五是熱管啟動溫度應(yīng)≤30℃，啟動溫度指熱管工作所需的最低溫度；六是熱管在溫度為-25℃的環(huán)境中無凍損現(xiàn)象；七是熱管在180±10℃溫度下連續(xù)工作2小時后應(yīng)無明顯變形。八是長度公差帶不大于其公稱尺寸的0.5%，直徑公差帶不大于其公稱尺寸的1.5%。同時，該標(biāo)準(zhǔn)還對太陽能重力熱管產(chǎn)品的定義、分類、材料要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等方面做了詳盡的規(guī)定。

　　三、重力熱管的應(yīng)用特點(diǎn)

　　傳統(tǒng)的全玻璃真空管太陽能熱水器沒有實(shí)現(xiàn)集熱器與水箱的分離，只要有一支管子破損，整個系統(tǒng)都要停止工作。由于水直接在玻璃管里循環(huán)，就不可避免地存在承壓耐凍能力差、耐沖擊能力弱等缺陷，在寒冷地區(qū)還很容易凍裂。再加上不能實(shí)現(xiàn)熱水的遠(yuǎn)距離輸送，因而也沒法進(jìn)入城市的高端市場。采用重力熱管的太陽能熱水器與傳統(tǒng)的全玻璃真空管太陽能熱水器相比，具有不可比擬的優(yōu)勢。一是傳熱速度快。重力熱管是一種能快速將熱能從一點(diǎn)傳至另一點(diǎn)的傳熱裝置，由于它具有超常的熱傳導(dǎo)能力，而且?guī)缀鯖]有熱損耗，因而被人們稱作傳熱超導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)為銀的3.2萬倍。二是承壓能力好。由于重力熱管內(nèi)的工作介質(zhì)與被加熱的水不相通，而玻璃管內(nèi)又不直接走水，因此能保溫，可承壓，運(yùn)行安全可靠，易于安裝維修。三是抗凍能力強(qiáng)。由于重力熱管集熱器采用相變傳熱，以防凍的工質(zhì)為工作液，工質(zhì)不充滿整個管子，留有一定的膨脹空間以適應(yīng)溫度的變化，因而具有較強(qiáng)的抗凍能力。四是啟動時間短。由于重力熱管內(nèi)工質(zhì)少，啟動快，在天氣陰晴多變的情況下仍然能夠產(chǎn)生熱水，啟動速度要比普通全玻璃真空管高出10%以上。熱管還具有單向傳熱的熱二極管性能，可以防止夜間和陰天的熱量倒流。五是輸出效率高。通過合理地選擇重力熱管的管材和管內(nèi)工質(zhì)，使其能夠長期相容。再加上玻璃管內(nèi)不進(jìn)水，可避免一般全玻璃真空管太陽能熱水器存在的管內(nèi)腐蝕和結(jié)垢問題，不影響正常輸出功率。六是適用范圍廣。重力熱管后將集熱器與水箱分離，使集熱器與建筑實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合，水箱也不再一定安裝到房頂上，從而，使太陽能熱水器進(jìn)入了高層建筑，進(jìn)入了城市高端市場，開拓了太陽能熱水器的廣闊發(fā)展空間。

                                                                                                                （責(zé)任編輯：未予）

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