oah曹连芃
摘要：热管式真空集热管通过相变传热把太阳光的辐射热传给联集管，结构牢靠，可经受冷热冲击、能经受曝晒与冰冻、承受高水压；由于传热快，太阳照射时升温快；专制的热管用联集管使热管的安装与更换非常方便。 关键词：热管，相变传热，热管式真空集热管，塔式太阳能热管接收器
在新能源利用中，太阳能热水器、太阳能热水系统的应用最为广泛，热管式真空集热管是一种先进的太阳能集热装置。在热传递一节中介绍了利用相变传热的热管传热的基本原理，这里介绍热管式真空集热管的结构与应用。
这是一种蒸发段与冷凝段直径不同的重力热管，它采用蒸发与凝结过程进行热交换，有很好的传热效果。这种热管的结构见下图，热管的下部是尾端封□的细铜管（蒸发段），在蒸发段两侧焊有金属吸热板（翅片），板上覆盖有吸收太阳能的涂层；在热管上部有直径较粗的冷凝段，它是热管与外界交换热量的部分。下图中下方是剖面图，上方是完整图。
热管是封闭的，在热管中装有一定量的传热工质（通常是纯净水），并抽真空。下图显示热管的工作原理（为显示清楚，将热管加粗）：在阳光照射下，蒸发段内工质被加热沸腾，气态工质迅速上升到冷凝段（红箭头），在冷凝段释放出潜热传给外面的水后又凝结为液态，液态工质靠重力流回蒸发
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段（蓝箭头），由于工质气化要吸收大量热量、凝结时会释放出大量热量，气态与液态密度又相差巨大，所以这种热管的传热效果是很好的。
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防洪闸门把玻璃管做成单层的，可加大吸热板的面积，如下图所示，但要在管内抽真空就必须解决管口的密封问题，玻璃与铜的热膨胀系数相差很大，密封隔热管堵
的材料与封装技术是很关键的。
用数根热管式真空集热管组装成热管式真空集热器，热管的冷凝段插在联集管（联箱）中，联集管包有保温层（实际的联集管较复杂，这里仅为示意图），联集管是一节一节的，一般一节可装一至几个热管，节与节可方便的连接。冷水
进入联集管内从热管的冷凝段取到热量再从输出口到用户。
由于是重力热管，为保证热管的正常运行，热管的冷凝段要在上方，至少要保持与地面有15度的倾角。
热管式真空集热管有许多优点：由于水只在联集管中流动不接触玻璃管，冷热水冲击不会影响玻璃管、不怕曝晒与冰冻、不怕水压高；热管蒸发段容积小，太阳照射时升温快；有专制的热管用联集管，使热管的安装与更换非常方便。
热管也可用在内聚光式太阳能集热器中，此时不用翅片吸收热量，而是将聚集的阳光直接照射在热管上，由于聚集的的阳光辐射很强，可生成较高的温度。若是采用抛物面跟踪聚光可达更高些的温度，此时热管的相变介质不能用水了，可用专制的导热液，这种集热器的聚光反光板在真空玻璃管内，故称为内聚光式热管太阳能集热器。
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普通的热管式真空集热器主要用来组建太阳能热水系统，聚光式热管真空集热器可生成较高温的水，可用于需高温水的工业场合。
热管的应用不光是真空集热器，在很多需要高温相变传热的地方都可以用，在槽式聚光太阳能发电系统中也有用热管传热的，在塔式聚光太阳能发电系统中也有用热管制作接收器传热到机组的。
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