[科普中国]-太阳能重力热管

原理

太阳能重力热管的学术名称叫做“两相闭式热虹吸管”，简称“热虹吸管”。将铜管内部抽真空后充入一定量的工作液体，液体以蒸发-冷凝的相变过程在内部反复循环，不断将蒸发段的热量传至冷凝段，从而完成将热量输送的传热过程。

太阳能重力热管的基本工作原理如图所示，用真空机组将焊接密封的管壳内部抽真空，然后装适量的工作液体，再进行冷焊及超声波焊接密封。整个太阳能重力热管分为三部分：蒸发段（加热段）、冷凝段（冷却段）和绝热段。工作液体在太阳能重力热管的蒸发段受热时蒸发气化，同时吸收大量的汽化潜热，蒸汽在微小的压差下快速向冷凝段流动，蒸汽在冷凝段内壁凝结，期间放出大量汽化潜热，凝结后的液体再沿管壁靠重力的作用流到蒸发段。如此不断高速循环，热量就从太阳能重力热管的一端传到另一端。1

工作过程太阳能重力热管在工作时，靠传热工质的相变来吸收和释放汽化潜热，实现热量传输的目的。太阳能重力热管在实现这个主要工作过程中包含了其中以下六个相变与传输的过程：

（1） 外界热量通过太阳能重力热管管壳传递到液-汽分界面；

（2） 工作液体在蒸发段内的液-汽分界面上受热蒸发；

（3） 热蒸汽从蒸发段依靠压差流到冷凝段；

（4） 热蒸汽在冷凝段汽-液分界面上冷凝；

（5） 汽化潜热从汽-液分界面通过管壳传给冷源；

（6） 冷凝后的工作液体在重力作用下回流到蒸发段。

特点太阳能重力热管最大的特点就是管腔内部不存在吸液芯，所以太阳能重力热管具有结构简单、加工容易、成本低廉、工作可靠等诸多优点，因此太阳能重力热管技术在太阳能行业的利用推广日渐广泛。

太阳能重力热管是依靠重力作用使冷凝工质回流到蒸发段，故在安装使用太阳能重力热管时，要求与地面保持一定的倾角，不能水平使用，通常倾角要求在 15°以上。 2