專利名稱：一種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能熱水裝置技術領域，具體地說是ー種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管。
背景技術：
熱管是一種高效的被動傳熱元件,在航空、航天、電子、熱控制、エ業節能等領域已得到廣泛的應用。近廿年，隨著能源緊張和節能要求的不斷提高，熱管在家用太陽能熱水器中的使用越來越受到重視，融合熱管技術的家用太陽能熱水器系統在近十年內逐漸興起。熱管式太陽能熱水器或太陽能集熱器較之普通型熱水器、集熱器，具有可靠性高，熱利用充分，能量利用合理等優勢，在歐美國家為用戶普遍接受，在我國市場份額也逐漸提高。目前太陽能熱水裝置使用相對比較集中的多為我國中部和南方地區，而北方大部分地區，特別是日光資源非常豐富的西北地區，太陽能熱水裝置使用情況并不理想。其原因是多種多祥的，單從技術角度分析，防凍問題是阻礙太陽能熱水裝置進入北方市場的重要原因之一。由于太陽能裝置有部分流道在室外，在北方使用可能發生冰凍現象。特別是遇到連續雨雪天氣或集熱器表面被積雪遮蔽吋，則可能發生冰凍現象。一般的熱管在低于-10°c抗凍能大幅下降，每天多次的凍、化，熱管尾部馬上會逐步脹大導致熱管破裂失效，整個集熱系統逐步癱瘓，防凍脹問題是用于西北方高寒地區太陽能集熱工程必須解決的問題。由于太陽能熱水裝置中集熱部分，即熱管所在位置，在室外使用，如果在高緯度或高原地區，冬季連續無光照天氣，集熱器溫度可能會低于(TC，因此熱管本身會發生凍脹。熱管發生凍脹，同樣也可能使熱管殼體發生破裂，導致熱管失效。熱管的凍脹是在熱管蒸發段所處的環境溫度低于工作介質的冰點時發生的，對于以水為工作介質的熱管來說，當熱管蒸發段所處溫度低于0°C，即有發生凍結的可能。如果發生凍結，則相變首先發生在相變核心位置或最容易發生相變的位置，出現小的冰晶，在過冷液體中向低溫區域生長，形成冰層。對于家用太陽能熱水器使用的銅水重力熱管來說，由于其水質較純，熱管內壁面處理的相對光滑(生產過程中為了避免不凝性氣體殘留和可能產生不凝性氣體的成分殘留，一般要經過嚴格清洗エ藝過程)，所以從相變動力學角度分析，只有在三相交界線附近最易產生冰晶，并首先向徑向擴展，形成冰蓋，將下部的水封于固定容積內。熱管蒸發段冰蓋下的液體繼續散熱，結冰，體積膨脹，由于液相體積已被周圍殼體和冰蓋包圍，所以膨脹過程可能引起頂部冰蓋和周圍殼體的變形。如果頂部冰殼本身的強度以及冰蓋和壁面之間結合力大于殼體的強度，則熱管殼體首先發生變形。家用太陽能熱水裝置使用的熱管，殼體一般為無氧銅，其在(TC下強度較小，所以實際情況是，熱管殼體發生明顯變形。由于銅作為ー種金屬材料，具有一定的彈性變形能力，只要水轉化為冰過程中的膨脹量小于管壁材料的弾性變型極限，一旦融化，則變形可以消除，如果膨脹量大于管壁材料的弾性變型極限，則發生塑性變型，即使冰融化，也不會完全恢復，造成永久形變，壁厚減薄。經過幾次凍融循環，熱管蒸發段殼體變形處壁面不斷減薄，甚至發生破裂，從而造成熱管失效。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供ー種可以有效防止凍脹的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管。為實現上述的目的，本實用新型所采用的技術方案如下一種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，包括銅材質的熱管本體，在所述的熱管本體的蒸發端外表面緊密套設有一與所述的蒸發端形狀相適應的防凍脹銅夾套；所述的蒸發端的尖端部分露出于所述的防凍脹銅夾套外。所述的防凍脹銅夾套由Tpl銅制成。 所述的防凍脹銅夾套整體呈錐形狀,長為150mm,管壁厚為0. 5mm。。本實用新型由于在熱管的蒸發端表面緊密套設有一與所述的蒸發端形狀相適應的防凍脹銅夾套，因而解決了西北方高寒地區太陽能集熱裝置因熱管凍脹而導致太陽能熱水裝置失效的問題。
圖1是現有的技術下太陽能熱水裝置用熱管的結構示意圖；圖2所示為本實用新型實施例提供的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管的結構示意圖；圖3所示為本實用新型實施例提供的A部分的放大示意圖；圖4所示為本實用新型實施例提供的防凍脹銅夾套的結構示意圖圖中1、熱管，10、冷凝端，11、銅管，12、蒸發端，13、防凍脹銅夾套。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進行進一歩詳細說明。參見圖2，該圖示出了本實用新型實施例提供的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管結構。為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例有關的部分。一種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，包括銅材質的熱管本體I，所述的熱管本體I包括銅管11，所述的銅管11 一端為冷凝端10，另一端為蒸發端12 ;在所述的熱管本體I的蒸發端12表面緊密套設有一與所述的蒸發端12形狀相適應的防凍脹銅夾套13，所述防凍脹銅夾套13套設后，所述的蒸發端12的尖端部分露出于所述的防凍脹銅夾套13外。進ー步的，所述的防凍脹銅夾套13由Tpl銅制成。參見圖2、3所示，所述的防凍脹銅夾套13整體呈錐形狀，兩端開ロ，其熱膨脹系數為 17. 7Xl()A-6/°C，長(L)為 150臟，管壁厚為 0. 5mm。由于當膨脹カ大于防凍脹銅夾套13管壁材料的屈服極限時，才可能出現防凍脹銅夾套13管壁的永久變形；如果膨脹力在防凍脹銅夾套13管壁的彈性變形區內，當熱管I的蒸發端12液池內的工作介質融化后，防凍脹銅夾套13的管壁可以回彈而不發生永久變形，也就不會出現多次循環而凍裂熱管I的現象。本實用新型通過采用復合材料Tpl防凍脹銅夾套13，可防止一般套管材料與銅熱管I間金屬材料高溫相容性不穩定問題，所述防凍脹銅夾套13在套管前的直徑為了 9mm，采用縮管和脹管的方式使所述防凍脹銅夾套13與熱管I底部的蒸發端12緊密結合套設在一起后，所述防凍脹銅夾套13的直徑變為8_，從而解決了“接管”方式高溫相容問題，同時也解決了無機混合エ質高溫短壽命導致失效的問題。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，包括銅材質的熱管本體，其特征在于，在所述的熱管本體的蒸發端外表面緊密套設有一與所述的蒸發端形狀相適應的防凍脹銅夾套；所述的蒸發端的尖端部分露出于所述的防凍脹銅夾套外。
2.根據權利要求1所述的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，其特征在于，所述的防凍脹銅夾套由Tpl銅制成。
3.根據權利要求1或2所述的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，其特征在于，所述的防凍脹銅夾套整體呈錐形狀，長為150mm,管壁厚為0. 5mm。
專利摘要本實用新型屬于太陽能熱水裝置技術領域，公開了一種太陽能熱水裝置用防凍脹熱管，所述的太陽能熱水裝置用防凍脹熱管包括銅材質的熱管本體，在所述的熱管本體的蒸發端外表面緊密套設有一與所述的蒸發端形狀相適應的防凍脹銅夾套；所述的蒸發端的尖端部分露出于所述的防凍脹銅夾套外。本實用新型由于在熱管的蒸發端表面緊密套設有一與所述的蒸發端形狀相適應的防凍脹銅夾套，因而解決了西北方高寒地區太陽能集熱裝置因熱管凍脹而導致太陽能熱水裝置失效的問題。
文檔編號F24J2/46GK202853179SQ20122055357
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者俞海強 申請人:浙江神太太陽能有限公司