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重力热管在太阳能热水器中的应用

时间:2010-03-22 21:10 价值中国　 点击:次 我要评论（）

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内容摘要：重力热管作为一种高效传热元件，自问世以来就得到了迅速发展。它已经被广泛地应用在空间技术和电子工业领域。但真正在太阳能集器上得到应用和推广，却是发端于山东力诺新材料公司。

 

　　重力热管作为一种高效传热元件，自问世以来就得到了迅速发展。它已经被广泛地应用在空间技术和电子工业领域。但真正在太阳能集器上得到应用和推广，却是发端于山东力诺新材料公司。这是一家以生产太阳能集热管为主的中国十大太阳能供应商。他们与英国嘉祥国际合作，引进了具有高效传热特性的无极高效Ag3.2W传热技术，开创了重力热管在太阳能热利用上的先河。

　　一、重力热管的工作原理

　　力诺新材料公司与英国嘉祥国际合作生产的重力热管技术先后获得了美国、欧盟、日本、澳大利亚等27个国家和地区的发明专利，并通过了美国斯坦福研究院权威测试与认证。应用该技术生产的无极高效太阳能重力热管产品和高效热管集热器，获得了国家重点新产品认证，并受到国内外客户的高度评价与认同。热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过管内工作介质的相变所产生的潜热来传递热量。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将热管抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一段受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不已，热量从热管的一端传至另一端。当热管倾斜或垂直放置时，其工质的循环流动将受重力的影响，可将蒸发段置于下方，则在上方冷凝的液体工质可借助重力而回流到蒸发段，因此可不采用吸液芯，这就是重力热管。重力热管，工质靠重力在热管内回流，无需采用吸液芯，这就减小了热管的加工难度，降低了制造成本，因而广泛应用于各个领域。力诺新材料公司生产的无机高效太阳能重力热管与常规热管有着本质的区别。常规热管是靠管内介质液态和气态的相变传递汽化潜能，它受到温度和循环相变速度的限制，有热损，寿命也不高。而无机高效热管的传热介质是由多种无机元素组成，在外因热的激发下利用微粒子的高频率振动传递热量，热阻几乎为零，故称为热超导，是目前应用在太阳能上的最先进的传热技术。

　　二、重力热管的标准要求

　　重力热管被应用在太阳能热水器上，是一件具有开拓性的创新技术，国内没有现成的标准，国外也没有明确的规范。为了填补太阳能重力热管的标准空白，结束重力热管在太阳能行业无标准可依的尴尬局面，规范太阳能热管行业产品质量参差不齐的现状，山东力诺新材料有限公司与中国冶金工业信息标准研究院等单位共同发起并制订了《太阳能重力热管国家标准》。该标准根据科学性、先进性、有效性原则，参阅GB/T191、GB/T5310和GB-T19775等已有相关标准，收集、对比和分析力诺新材料、德州传贸、北京太阳能研究所及其它热管生产企业的相关生产、技术数据，瞄准国内外市场最新技术的发展趋势，根据企业、用户、科研、标准等部门领导和专家的意见进行反复修改，最后向国家标准委提出了重力热管国家标准送审稿。该标准涉及的产品是指用于接受并传递热量的太阳能用重力热管。根据标准送审稿规定，太阳能重力热管的主要技术指标要达到以下标准要求：一是将热管蒸发段的2/3竖直置于温度为90±1℃的恒温水浴中，冷凝段温度与水浴温度的温差应≤12℃；二是热管在250±10℃温度下连续工作20小时应无破损；三是热管传热极限应≥2.4×106W/m2；四是热管启动时间应≤60秒，启动时间指热管从开始加热至达到工作状态所需要的时间；五是热管启动温度应≤30℃，启动温度指热管工作所需的最低温度；六是热管在温度为-25℃的环境中无冻损现象；七是热管在180±10℃温度下连续工作2小时后应无明显变形。八是长度公差带不大于其公称尺寸的0.5%，直径公差带不大于其公称尺寸的1.5%。同时，该标准还对太阳能重力热管产品的定义、分类、材料要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等方面做了详尽的规定。

　　三、重力热管的应用特点

　　传统的全玻璃真空管太阳能热水器没有实现集热器与水箱的分离，只要有一支管子破损，整个系统都要停止工作。由于水直接在玻璃管里循环，就不可避免地存在承压耐冻能力差、耐冲击能力弱等缺陷，在寒冷地区还很容易冻裂。再加上不能实现热水的远距离输送，因而也没法进入城市的高端市场。采用重力热管的太阳能热水器与传统的全玻璃真空管太阳能热水器相比，具有不可比拟的优势。一是传热速度快。重力热管是一种能快速将热能从一点传至另一点的传热装置，由于它具有超常的热传导能力，而且几乎没有热损耗，因而被人们称作传热超导体，其导热系数为银的3.2万倍。二是承压能力好。由于重力热管内的工作介质与被加热的水不相通，而玻璃管内又不直接走水，因此能保温，可承压，运行安全可靠，易于安装维修。三是抗冻能力强。由于重力热管集热器采用相变传热，以防冻的工质为工作液，工质不充满整个管子，留有一定的膨胀空间以适应温度的变化，因而具有较强的抗冻能力。四是启动时间短。由于重力热管内工质少，启动快，在天气阴晴多变的情况下仍然能够产生热水，启动速度要比普通全玻璃真空管高出10%以上。热管还具有单向传热的热二极管性能，可以防止夜间和阴天的热量倒流。五是输出效率高。通过合理地选择重力热管的管材和管内工质，使其能够长期相容。再加上玻璃管内不进水，可避免一般全玻璃真空管太阳能热水器存在的管内腐蚀和结垢问题，不影响正常输出功率。六是适用范围广。重力热管后将集热器与水箱分离，使集热器与建筑实现了完美结合，水箱也不再一定安装到房顶上，从而，使太阳能热水器进入了高层建筑，进入了城市高端市场，开拓了太阳能热水器的广阔发展空间。

                                                                                                                （责任编辑：未予）

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