单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器

摘要

一种单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器。包括热管，热管冷凝段径向固定的一组直肋，通过直肋依次固定内套肋、中套肋和外套肋，以及前端盖和后端盖。热管蒸发段外周紧密贴合的集热体，集热体内紧密镶嵌在热管蒸发段上的一组集热环肋。外套肋及集热体外依次为绝热层和外壳，外壳与绝热层紧靠热管前端盖的圆周设置有一组进风口，在中套肋靠近后端盖的圆周以及内套肋靠近前端盖的圆周同样设置有一组通风口，形成三流程环状空气流道，在后端盖中心设置有出风口。位于热管蒸发段外侧的壳体一端的侧面安装有透镜。通过实施本发明，使集中高温热源加热气流的加热装置体积减小，热转化效率提高，本加热器特别适用于太阳能热空气发电系统的光热转换领域。

说明书

【技术领域】：本发明属于能源利用技术领域，特别涉及单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器。

【背景技术】：热管是一种导热性能极高的被动传热元件。热管利用相变原理和毛细作用，使得它本身的热传递效率比同样材质的纯铜高出几百倍到数千倍。热管是一根真空管，里面所注的工作液体是热传递的媒介。在热管应用领域里，工作液体种类很多。使用圆柱形铜管或钢管制成的热管是最为常见的。热管壁上有吸液芯结构。依靠吸液芯产生的毛细力，使冷凝液体从冷凝端回到蒸发端。因为热管内部抽成真空以后，在封口之前再注入液体，所以，热管内部的压力是由工作液体蒸发后的蒸汽压力决定的。只要加热热管表面，工作液体就会蒸发。蒸发端蒸汽的温度和压力都稍稍高于热管的其它部分，因此，热管内产生了压力差，促使蒸汽流向热管内较冷的一端。当蒸汽在热管壁上冷凝的时候，蒸汽放出汽化潜热，从而将热传向了冷凝端。之后，热管的吸液芯结构使冷凝后液体再回到蒸发端。只要有热源加热，这一过程就会循环进行。

吸液芯是热管本体内部的一个重要组成部分。吸液芯的结构形式将直接影响到热管和热管换热器的性能。本发明所述热管本体应用了吸液芯技术，采用典型的轴向槽道式管芯结构。

太阳能加热空气作为一种新兴的典型太阳能光热转换方式，其目前还未成熟应用于该领域发电技术。本发明的实现将对太阳能加热空气发电系统的发展做出贡献。

【发明内容】：本发明的目的是提供一种单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器，可以利用太阳能加热空气，使太阳能热空气发电的实现成为可能，这是一种新兴的绿色能源利用方法。

本发明提供的单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器是利用太阳的热量将空气从低温加热到高温的装置，是一种热能转换产品。包括热管，热管冷凝段部分径向固定有一组直肋，直肋片数为6至9片。通过直肋依次固定安装有与热管同心布置的内套肋、中套肋和外套肋。内套肋、中套肋和外套肋的两端分别与前端盖和后端盖焊接固定，位于前端盖外侧安装有与热管蒸发段外周紧密贴合的集热体，集热体内镶嵌有一组与热管蒸发段紧密接触的集热环肋，外套肋及集热体外依次为绝热层和外壳，外壳与绝热层紧靠前端盖的圆周设置有一组进风口，进风口等距布置。与进风口位置对应，在中套肋靠近后端盖的圆周以及内套肋靠近前端盖的圆周同样设置有一组通风口，形成三流程的环状空气流道，空气流道为等截面积设计。在后端盖中心设置有出风口，出风口为内大外小的锥体形状。位于热管蒸发段外侧的壳体一端的侧面安装有透镜。

本发明的优点和积极效果：

本发明的热管换热器与其他形式的换热器比较起来有许多的优点，但最本质的和最独特的有以下几点：

(1)传热性能好，单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器具有优良传热性能，首先是在蒸发段与冷凝段均方便地实现了肋化，增大了冷热流体的热交换面积，大大减小了两侧的对流热阻，因而强化了整个传热过程；在不改变进风温度的条件下，增大了该传热过程中冷热流体换热的平均温压；把空气在通道内的流动设计为三流程的环状流动。这三方面的原因可使本加热器较其他形式的换热器的传热性能更佳。

(2)传热面可以自由布置，单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器的传热元件是热管，其蒸发段、冷凝段长度及肋化比按给定的传热量、流体温度、流量等各侧独立决定，两侧互不牵连。

(3)本加热器采用多通道直肋套肋复合高温热管技术后，与相同功率的其它换热器比较有下列特点：

1)减少换热面积，缩小换热器的体积。

2)增加换热器的传输热量的储备裕量。

3)降低流体的压力损失，减少流体输送功率。

通过实施本发明，使集中高温热源加热气流的加热装置体积减小，热转化效率提高，特别适用于太阳能热空气发电系统的光热转换领域。

【附图说明】：

图1为单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器的轴向截面视图；

图2为单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器的径向截面视图。

图中，热管本体1、出风口2、后端盖3、内套肋4、中套肋5、外套肋6、绝热层7、外壳8、进风口9、前端盖10、集热环肋11、透镜12、集热体13、直肋14。

【具体实施方式】：

实施例1：

如图1、2所示，热管蒸发段以上部分径向固定有一组直肋14，直肋片数为6至9片(本例为6片)。通过直肋依次固定安装有与热管1同心布置的内套肋4、中套肋5和外套肋6，内套肋、中套肋和外套肋的两端分别与前端盖10和后端盖3固定，位于前端盖外侧安装有与热管蒸发段外周紧密贴合的集热体13，集热体内镶嵌有一组与热管蒸发段紧密接触的集热环肋11，外套肋及集热体外依次为绝热层7和外壳8，外壳与绝热层紧靠前端盖的四周设置有一组进风口9，进风口等距布置。与进风口对应，在中套肋靠近后端盖的圆周以及内套肋靠近前端盖的圆周同样设置有一组通风口，形成折线形三流程环状空气流道，空气流道为等截面积设计。在后端盖中心设置有出风口2，出风口为内大外小的锥体形状。位于热管蒸发段外侧的壳体一端的侧面安装有透镜12。

所述绝热层7安装在外壳8内，外壳8的前端面安装透镜12、后端面安装出风口2，在外壳侧壁面均匀布置进风口9。

所述集热体13紧密贴合在集热环肋11上，集热环肋11镶嵌在热管本体的蒸发段上，便于热量从集热体传输至热管的蒸发段。直肋14焊接在热管外壁上，直肋14与内套肋4、中套肋5、外套肋6完全焊接，内套肋4、中套肋5、外套肋6与前端盖10、后端盖3、热管本体1焊接后形成单体多通道直肋套肋复合高温热管的空气加热段，待加热的空气从进风口9进入外肋套后在折线形三流程环状空气流道中逐渐被加热，空气在内肋套以及出风口与热管本体接触，出口空气温度最高。

单体多通道直肋套肋复合高温热管加热器把太阳的热能转换成空气的热能主要依靠高温热管。集热体受阳光照射形成集中的面温度源，利用集热体将热量传递至热管蒸发段，热管内工质受热后迅速蒸发，热量传至冷凝段、进而传至直肋、内套肋、中套肋、外套肋，加热进入通道内的气流，气流温度逐渐升高，至出风口气流温度被加热到工艺要求。