太阳雨热管技术讲解PPT课件.ppt

太阳能超导热管技术 王相林 2010年07月14号 1 引言 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 能源等 2 目录一 热管起源二 热管工作原理三 热管产品特性四 生产工艺介绍五 热管性能检测六 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LosAlamos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 heatpipe 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1 3 10负1 10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 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 8 1 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 9 2 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 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 11 12 联箱 13 1 热管式集热管的冷凝端2 绝热端3 不锈钢盖4 热管式集热管的蒸发端5 全玻璃真空集热管6 铝翅片 玻璃管内 2 3 4 5 6 14 15 16 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 一 清洗 二 除气 三 下料 五 尾部点封 四 成型 缩头 六 平头 七 钻孔 九 焊接 八 装配 十一 注液 十 检漏 十二 排气 十三 头部夹封 点封 十四 水浴测试 十五 打标 十六 镀镍 酸洗 四 生产工艺介绍 20 1 清洗工序 自动清洗线 清洗车 21 2 除气工序 高温除气炉 22 3 下料工序 下料机 下料 23 4 成型 缩尾 工序 两端成型 冷凝头成型 24 蒸发段缩头 缩头 25 五 尾部点封 尾部点封 26 六 平头 仪表车床平头 未平头 已平头 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 蒸发段装配 银焊环 29 九 焊接 高频焊机焊接 热管 已焊好 30 十 检漏 氦质检漏仪检漏 31 十一 注液 32 十二 排气 33 十三 头部夹封 点封 排气管头部用夹封钳夹紧 顶部用氩弧焊焊接 34 十四 水浴测试 将恒温水浴温度设定为70 C 待检测热管蒸发段一头约1 3长放入水浴内 倾角40 50 C 其余置于空气中 待3 4min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 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 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 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 1 外观包括机械强度 2 启动性能 3 等温性 4 传热功率 5 老化性能 6 冷冻性能 39 太阳雨热管测试 40 3 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250 5 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 30 5 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 30 5 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 43 44 45 46 47 六 相关术语 1 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蒸发 凝结 用于太阳能的传热元件 简称热管 2 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 3 蒸发段 热管工质受热气化的区域 4 凝结段 热管工质散热 凝结的区域 5 绝热段 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 注入热管内的工质质量 7 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 8 稳定工作状态 热管温度不随时间变化的状态 9 传热量 热管在设定工作温度下所能传递的热量 10 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匀的特性 48 11 等径热管 当热管管径结构为等径时 称为