太阳雨热管技术讲解.ppt

太阳能超导热管技术 王相林2010年07月14号1引引言言 全球性的环境恶化和能源危机已经越来越引起全人类的普遍全球性的环境恶化和能源危机已经越来越引起全人类的普遍重视。太阳能作为一种巨大的、无污染的可再生能源，它在未重视。太阳能作为一种巨大的、无污染的可再生能源，它在未来的能源替代中处于非常重要的位置。在太阳能中低温应用领来的能源替代中处于非常重要的位置。在太阳能中低温应用领域中，热管整机热水器及热管式集热器有着广阔的应用前景。域中，热管整机热水器及热管式集热器有着广阔的应用前景。热管式集器经过十多年的发展，逐步走向产品质量稳定、产品热管式集器经过十多年的发展，逐步走向产品质量稳定、产品性能持久。性能持久。热管技术和真空管技术相结合，具有热损失少、热容量小、热管技术和真空管技术相结合，具有热损失少、热容量小、热二级管特性。同时使系统承压运行、抗冻、单管破损不影响热二级管特性。同时使系统承压运行、抗冻、单管破损不影响整机运行等优点。热管是我们已知传导最快、传热量最大的物整机运行等优点。热管是我们已知传导最快、传热量最大的物体。它可以通过很小的截面积大量长距离传热而不需要外加动体。它可以通过很小的截面积大量长距离传热而不需要外加动力。它的利用领域非常广阔，像航空航天、电子、铁路路基、力。它的利用领域非常广阔，像航空航天、电子、铁路路基、能源等。能源等。2 目目录录一、热管起源一、热管起源二、热管工作原理二、热管工作原理三、热管产品特性三、热管产品特性四、生产工艺介绍四、生产工艺介绍五、热管性能检测五、热管性能检测六、相关术语六、相关术语3一.热管起源1944年:通用发动机公司的R.S.Gaugler首先提出 了热管的工作原理,但是他的想法当时并没有被广泛的采纳利用。1963年:美国的Los Alamos国家实验室的G.M.Grover重新独立发明了这种传热元件,并进行了性能测试实验,将这种传热元件正式命名为热管-heat pipe。1965年:Cotter首次提出了较完整的热管理论。70年代以来:热管技术飞速发展.我国也自70年代开始,开展了对热管的研究和应用。4二.太阳能热管原理太阳能热管原理，将管内充以适量的工作液体热排抽成13(10负110负4)Pa的负压，工作液体沸点低，容易挥发。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一段受热时，工质迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿腔壁面靠重力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。热管比普通的金属导体高几个数量级。热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：(1)热量从热源通过热管管壁传递到（液汽）分界面；(2)液体在蒸发段内的（液汽）分界面上蒸发；(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；(4)蒸汽在冷凝段内的汽液分界面上凝结：(5)热量从（汽液）分界面通过液体和管壁传给冷源：(6)在内壁上由于重力作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段，再循环。5热管热传递原理图热管热传递原理图6热管集热器运行原理 热管的传热过程可以描述为；当全玻璃真空集热管吸收到太阳光后，将光能转换成热能，再将热能传递到玻璃内管的铝翼上，传导给热管蒸发段内的液体介质，液态介质受热后蒸发，在气压差的作用下迅速传递到冷凝段，介质再由气态变为液态，并将热量释放，在重力的作用下液体沿管壁回流到蒸发段，反复循环运行。7三.太阳能热管特性 热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。(1)很高的导热性 热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。(2)优良的等温性 热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，热管具有优良的等温性。(3)热流密度可变性 热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，这样制作出太阳能热管。(4)热二极管与热开关性能 热管单向传热，保温效果最好。81、等径热管、等径热管 蒸发段和冷凝段直径相同的热管；此型号热管常用在普通不承压式热水器，解决了真空管不走水，管子不结垢，不炸管的好处。在寒冷的北方有广阔的市场前景产品介绍产品介绍92、变径热管、变径热管此型号热管冷凝端为14mm,蒸发端为8mm，在热管太阳能重力热管中是常规型号，该热管式集热器在出口产品中占到70%的份额10公司现生产热管规格型号公司现生产热管规格型号现公司主要生产的热管型号冷凝端为24mm.有效长度为70mm蒸发端为8mm,有效长度为1700mm.热管总长为1800mm.冷凝短的壁厚为1.2mm.蒸发端的壁厚为0.6mm.1112联箱联箱131.热管式集热管的冷凝端热管式集热管的冷凝端2.绝热端绝热端3.不锈钢盖不锈钢盖4.热管式集热管的蒸发端热管式集热管的蒸发端5.全玻璃真空集热管全玻璃真空集热管6.铝翅片（玻璃管内）铝翅片（玻璃管内）23456141516 4、联箱1、外壳2、保温层（聚氨酯）3、TJ管（集管、支管）4、密封圈、装饰盖17支管18热管集热器列举几个优点干式系统，热管通过支管与联箱管道中的水换热，热管不与水接触，减少腐蚀，增加热管寿命。集热管任何一支损坏，不影响系统正常运行，不爆管，安全美观。在阳光低辐射时候，系统就可以运行集热，效率高使用更方便。单向传热保温效果好，凌晨就可以快速集热，保持热水正常供给。19生产工序流程图生产工序流程图一一、清清洗洗二二、除除气气三三、下下料料五五、尾尾部部点点封封四四、成成型型（缩缩头头）六六、平平头头七七、钻钻孔孔九九、焊焊接接八八、装装配配十十一一、注注液液十十、检检漏漏十十二二、排排气气十十三三、头头部部夹夹封封、点点封封十十四四、水水浴浴测测试试十十五五、打打标标十十六六、镀镀镍镍、酸酸洗洗四四.生产工艺介绍生产工艺介绍201、清洗工序、清洗工序自动清洗线自动清洗线清洗车清洗车212、除气工序、除气工序高温除气炉高温除气炉223、下料工序下料机下料234、成型（缩尾）工序两两端端成成型型冷冷凝凝头头成成型型24蒸蒸发发段段缩缩头头缩缩头头25五、尾部点封五、尾部点封尾尾部部点点封封26六、平头六、平头仪仪表表车车床床平平头头未未平平头头已已平平头头27七、钻孔钻床钻孔蒸发端内孔有台阶便于定位28八、装配排气管装配排气管装配蒸发段装配蒸发段装配银焊环银焊环29九、焊接九、焊接高频焊机焊接高频焊机焊接热热管管已已焊焊好好30十、检漏十、检漏氦质检漏仪检漏氦质检漏仪检漏31十一、注液十一、注液32十二、排气十二、排气33十三、头部夹封、点封十三、头部夹封、点封排气管头部用夹封钳夹紧排气管头部用夹封钳夹紧顶部用氩弧焊焊接顶部用氩弧焊焊接34十四、水浴测试十四、水浴测试 将恒温水浴温度设定为70C，待检测热管蒸发段一头约1/3长放入水浴内（倾角4050 C），其余置于空气中。待34min后开始检测冷端温度，测温点距热管冷端头30mm，测量标准为：10s内温度保持60 C。35十五、打标十五、打标在距蒸发端420mm处打标，要求字迹清晰、正确，不得有歪打、漏打、浅打、深打、错打等现象。36十六、镀镍、酸洗十六、镀镍、酸洗将酸洗后的工件冷凝头处镀镍，标准：镀镍长度距冷凝端120mm，镀层要求光滑，无起鼓、漏镀、堆镀、镀层不均、镀层杂色等现象。用通规检测热管冷凝头外径，要求能轻松通过，通规内径120镀镍酸洗酸洗37 五、热管性能检测1、传热性能 （1）启动性能 （2）均温性能 （3）冷端温度2、传热量3、耐温性 （1）耐高温性（老化试验）（2）耐低温性（冷冻试验）38太阳能热管行业性能标准主要有以下几点：太阳能热管行业性能标准主要有以下几点：（1）外观包括机械强度）外观包括机械强度（2）启动性能）启动性能（3）等温性）等温性（4）传热功率）传热功率（5）老化性能）老化性能（6）冷冻性能）冷冻性能39太阳雨热管测试403、耐温性检测（1）耐高温性（老化试验）将热管置于加热炉中升温至2505 C，保温48h后停炉，热管随炉冷却至80 C后出炉。按标准检查外形尺寸、焊接性能、传热性能。41（2）耐低温性（冷冻试验）耐低温性（冷冻试验）耐低温性能试验台主要由冷冻装置和测温装置组成。将热管置于冷冻装置内，温度调至-305 C，保温1h后取出，放入温度不低于60 C，深度不小于200mm的水中，待热管启动5min后，再将其放入-305 C冷冻装置中，试验反复进行10次，热管应无损坏。42太阳雨热管国家检验报告太阳雨热管国家检验报告4344454647六、相关术语六、相关术语1、太阳能相变热管：、太阳能相变热管：利用热虹吸（重力）来驱动工作介质循环流动的利用热虹吸（重力）来驱动工作介质循环流动的蒸发、凝结，蒸发、凝结，用于太阳能的传热元件（简称热管）。用于太阳能的传热元件（简称热管）。2、启动性能：、启动性能：热管开始受热后，凝结段达到规定温度所需的时间。热管开始受热后，凝结段达到规定温度所需的时间。3、蒸发段：蒸发段：热管工质受热气化的区域。热管工质受热气化的区域。4、凝结段：凝结段：热管工质散热、凝结的区域热管工质散热、凝结的区域。5、绝热段：、绝热段：热管蒸发段与凝结段之间的不与外界换热的区域。热管蒸发段与凝结段之间的不与外界换热的区域。6、充液量：、充液量：注入热管内的工质质量。注入热管内的工质质量。7、传热性能：、传热性能：热管的启动性能、均温性能、冷端温度、传热量的统称。热管的启动性能、均温性能、冷端温度、传热量的统称。8、稳定工作状态：、稳定工作状态：热管温度不随时间变化的状态。热管温度不随时间变化的状态。9、传热量：传热量：热管在设定工作温度下所能传递的热量。热管在设定工作温度下所能传递的热量。10、均温性能：、均温性能：在一定的热负荷和工作温度下，热管呈现的管壁温度均在一定的热负荷和工作温度下，热管呈现的管壁温度均匀的特性。匀的特性。4811、等径热管：、等径热管：当热管管径结构为等径时，称为等径热管。当热管管径结构为等径时，称为等径热管。12、变径热管：、变径热管：当热管凝结段与蒸发段不同时，称为变径热管当热管凝结段与蒸发段不同时，称为变径热管13、工作介质：、工作介质：热管内传递热量的物质（液体，常用配方有：热管内传递热量的物质（液体，常用配方有：（1）乙醇）乙醇（2）蒸馏水）蒸馏水（3）铜粉、蒸馏水等混）铜粉、蒸馏水等混合物（合物（4）丙醇）丙醇（5）氢氧化钡、蒸馏水（）氢氧化钡、蒸馏水（6）几）几种原料、蒸馏水种原料、蒸馏水14、低温管：、低温管：冷端温度低于标准的热管（冷端温度低于标准的热管（62C）15、盲管：、盲管：冷端温度接近环境温度的热管（不启动）冷端温度接近环境温度的热管（不启动）4950