集热管原理是什么

【专家解说】：1 全玻璃真空集热管，内管利用黑色涂层吸收阳光热能辐射，将光能转换成热能，利用冷水比热水重的原理，近使热水向上浮升，达到自然循环的目的，使太阳能热水器水箱的水温达到设定温度。 首先液态物质在导热管热端吸热，挥发为气体，同时吸收大量热。气体运动到冷端，遇冷凝结为液体，释放大量热。冷凝的液体在重力或毛细(或其它方式)作用下重新回到热端，进入下一循环。管内抽取真空，可以保证液体的汽化不受管内空气气压影响。 由于真空集热管呈圆柱形，对阳光具有自动跟踪的特点。因此，只要有阳光，设备即可工作，即使在严寒的冬天，热水器也可以正常使用。 因此导热管在冷端和热端温差很小的情况下仍可以正常工作，并具有超导热性。 真空集热管内外玻璃层抽真空，象保温瓶一样具有很好的保温性(非真空夹层效果会差很多)，使吸收的热量较少外传。 2 热管式集热管的工作原理 当阳光射在真空管内的吸热片上，热管内的工质受热沸腾汽化，蒸汽不断冲向顶部的冷凝端，在冷凝端冷凝变成液体，冷凝的工质沿管壁流回热管的蒸发段，完成一个循环。这种在一端吸热汽化而在另一端凝结放热，通过内部相变实现热量传递的热管，习惯称为重力热管。热管的内部没有吸热芯，凝结的液体从凝结段回流到蒸发段是依靠凝结液自身的重力，不需要外部动力而自动循环，这就是热管式真空管的集热过程。由于热管是依靠重力使工质循环的，在使用中必须将蒸发段置于凝结段的下方。若蒸发段置于凝结段的上方，重力对凝结液的回流会起阻碍作用，这时没有动力使凝结液返回到蒸发段，热管就不能工作。所以热管也可以称之为单向传热的热二极管。热管的这种特性非常适用于太阳能集热器，它可以将吸收的太阳能热量传送至水箱，将水加热，而反向不可逆。也就是说，白天吸热，晚上不放热。这对减少集热器的热损失，提高集热器的保温性能是十分有益的。 由于热管主要依靠工质相变时吸收和释放潜热以及蒸汽流动传输热量，而大多数工质的汽化潜热是很大的，因此不需要很大的蒸发量就能传递大量的热。当蒸汽处于饱和状态，其流动和相变时的温差很小，而管壁又比较薄，故热管的表面温度梯度很小。当热流密度很低时，可以得到高度等温的表面，提高导热系数。热管的安装倾角对传热性能有一定的影响。对于一定的充液比，当倾角较小时，传热率随倾角的变化迅速上升;当超过某一倾角时，传热率的变化变得很平坦，倾角对传热率的影响较小。当倾角为20°~45°时，传热效率最高，其中以40°时为最佳。热管安装倾角范围由当地地理纬度决定，而在我国境内，从广州到哈尔滨的纬度为N23°~N45°，倾角均在传热效率高的范围内，这对于热管作为集热器是十分有利的，可以最大限度地提高热管的传热效率。热管具有启动工作温度低、热损少、管内不结垢、不炸管、全年使用不结冻、集热效率高、使用寿命长等特点