CN100465545C - 内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件 - Google Patents

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Abstract

内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件。包括：1)采用一个内玻管较细的真空玻璃夹套和一块翅板吸收体，通过将此翅板吸收体套配于真空玻璃夹套的内玻管上制成一个真空翅板管；2)在真空翅板管的内玻管内腔插入热管包括带有筒状传热翅板的热管，构成一个真空翅板热管；3)将真空翅板管的内玻管向外延伸一段并封闭抽真空灌以工质制成一个翅板一体管。它们具有重量轻、抗震击、选择性吸收膜性能稳定以及在制造大直径的集热元件时造价较低等优点。

Description

内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件
技术领域
本发明涉及内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件。
背景技术
现有的全玻璃真空太阳集热管可在严寒条件下集热，可制造结构简单、能四季使用的插管式太阳能热水器，但插管式太阳能热水器真空管内盛水带来管内结垢积污、可能导致集热管炸裂冻裂、管内热水难以取用、一管损坏导致整台热水器水泄不止及出水压力小等问题。现有的两种带热管的太阳能真空集热元件：第一种将带有翅板吸收体的金属热管的热端插入末端封口的玻管内并采用玻璃——金属压合封接工艺制成(简称大热管)；第二种在全玻璃真空太阳集热管内插入带有筒状传热翅片的金属热管热端构成(简称小热管)。它们可用于制造真空集热元件不盛水的太阳热水器、特别是承压式太阳热水器来克服上述插管式热水器的缺点。但大热管的造价高且玻璃——金属压合封接处是个明显的薄弱环节，其热管、玻管或封接处有一损坏即导致整个集热元件报废；小热管在制造直径较大的集热元件时性价比过低。此外，还有一种全玻璃太阳能热管真空集热元件，它采用将玻璃夹套真空集热管的内管兼作吸收体和热管热端的设计，可利用现有的真空集热管生产线生产；但这种玻璃热管的承压能力太弱，实用性差。
发明内容
本发明的目的是要提供内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：首先，采用一个内玻管较细的真空玻璃夹套和一块翅板吸收体，通过将此翅板吸收体套配于真空玻璃夹套的内玻管上制成一个内玻管带有翅板吸收体的太阳能真空集热元器件简称真空翅板管；进一步，在真空翅板管的内玻管内腔插入热管包括带有筒状传热翅板的热管，构成一个玻璃夹套的内玻管带有翅板吸收体、玻璃夹套的内腔装有插入式热管的带热管的太阳能真空集热元器件简称真空翅板热管；或者将真空翅板管的内玻管向外延伸一段并封闭抽空灌以工质制成一个玻璃夹套的内玻管带有翅板吸收体且内玻管兼作热管热端的带一体化玻璃热管的太阳能真空集热元器件简称翅板一体管。
本发明的真空翅板管用较细的内玻管+带选择性吸收膜的铝翅吸收体替代较粗的镀膜内玻管时具有重量轻、抗震击性强、选择性吸收膜性能稳定、长期高温和多倍聚焦集热不脱膜、选择性吸收膜生产技术和加工工艺自由度更大以及在制造大直径的集热元件时造价较低等优点。
本发明的真空翅板热管因其集热管和热管可分别设计制造和随时互换组合、集热管或热管有一损坏时可以单独更换；在制造集热面积更大的真空翅板热管时兼具价格优势和性能优势；真空翅板热管的插入式热管可以免用筒状传热翅片，有利于减小传热热阻；其安装连接可比上述现有的大热管方便。
根据材料力学可知：玻管作为一个容器：其承压能力与管子的直径成反比，与管壁的厚度成正比。本发明的翅板一体管由于内玻管即玻璃热管热端的外径从37至60减小到12，因而其承压能力可有数倍的提高——相应地工作温度也可大幅提高。
本发明的真空翅板热管和翅板一体管可制造各种太阳能集热和热利用装置。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一个实施例的构示图。图2是图1的A—A剖示。
图3是本发明第二个实施例的构示图。
图中：1.玻璃夹套；2.内玻管；3.翅板吸收体；4.管孔；5.内玻管内腔；6.插入式热管；7.环片；8.隙缝；9.卡簧件；10.突缘；11.瓶颈；12.冷端；13.套管；14.接缝。
具体实施方式
图1和图2中，由真空玻璃夹套(1)和套于玻璃夹套(1)内玻管(2)上的翅板吸收体(3)组成一个真空太阳能集热元器件即真空翅板管；翅板吸收体(3)含有一个管孔(4)，该管孔(4)具有与玻璃夹套(1)内玻管(2)外表相吻合的配合表面。在真空翅板管的内玻管(2)内腔(5)插有热管(6)，这就构成了一个其内玻管(2)带有翅板吸收体(3)、其内玻管(2)内腔(5)含有插入式热管(6)的带热管的太阳能真空集热元器件即真空翅板热管。
真空翅板热管的工作原理可简述为：阳光穿过玻璃外壳，到达翅板吸收体(3)转化为热能，热能由管孔(4)经内玻管(2)传递给插入式热管(6)的热端再经热管(6)输出从而完成集热和向负载供热的任务。显然，如果用水或其它待加热物体取代插入式热管(6)置入或导入真空翅板管的内玻管(2)内腔(5)则可进行直接加热；如果用管板换热器取代插入式热管(6)置入真空翅板管的内玻管(2)内腔(5)则可进行间接加热。在插入式热管(6)的冷端附近含有一片与轴心线相垂直的、中央冲有拉伸孔、与热管(6)管壁密封连接的环片(7)，这个环片(7)用于热管(6)冷端与供热负载之间的连接密封。为了减小接触热阻，可在翅板吸收体(3)与内玻管(2)之间和/或玻璃夹套(1)的内玻管(2)内腔(5)与插入式热管(6)之间加装传热垫片、特别是其表面具有许多突起部份——包括被部份割裂和未被割裂的突起部份——的筒形金属传热垫片。此外，在翅板吸收体(3)管孔(4)的配合表面加工出轴向细槽也有助于减小配合表面的接触热阻。
从图2还可见，翅板吸收体(3)的管孔(4)含有一条隙缝(8)，隙缝(8)两边各带一条可与卡簧件(9)的卡口啮合的突缘(10)。卡簧件(9)有助于传热和固定翅板吸收体(3)。插入式热管(6)的冷端有个折弯段。具有折弯段冷端的集热元器件在横置集热时能有效防止热能倒流，可制造在水箱或供热负载的侧面及两侧插装集热元器件的太阳能集热和热能利用装置并可采用管状集热元器件加一维聚光的工作模式。
图3中，由真空玻璃夹套(1)和套于玻璃夹套(1)内玻管(2)上的翅板吸收体(3)组成一个真空太阳能集热元器件即真空翅板管，玻璃夹套(3)具有较细的端口瓶颈(11)，带有这种较细的端口瓶颈(11)的集热元器件安装更方便。图3中，玻璃夹套(1)的内玻管(2)向外延伸一段并封闭抽真空灌入工质构成一个两相流传热元件即热管。这种内玻管(2)带有翅板吸收体(3)且兼作热管热端的带一体化玻璃热管的太阳能真空集热元器件即翅板一体管用材省，有利于节约资源。内玻管(2)的向外延伸段即玻璃热管的冷端(12)与一个具有与该冷端(12)相吻合内腔的承压传热套管(13)之间用导热垫和/或导热胶相连接。这种传热结构可使翅板一体管用于承压式太阳热水器。此外，还可以将翅板一体管的冷端(12)整个用折边长条铝板粘接密封并制成螺旋翅片——也就是说在玻璃热管的冷端外面再建一道隔水防线。具有这种冷端传热结构的翅板一体管用于插管对流式太阳热水器时，冷端很少结垢、传热热阻小、并能更有效地将水箱内的水与外界隔开。在玻璃热管与玻璃夹套(1)外壁的接缝(14)附近密封粘贴有一个与轴心线相垂直的、中央冲有拉伸孔的环片(7)，这个环片(7)用于热管冷端与供热负载之间的连接密封。

Claims (7)

1，内玻管带翅板吸收体的太阳能真空集热元器件，由真空玻璃夹套和置于玻璃夹套内玻管上的翅板吸收体组成，其特征在于内玻管细且在内玻管上套有所述翅板吸收体。
2.根据权利要求1所述的集热元器件，其特征在于玻璃夹套内玻管的内腔含有插入式热管。
3.根据权利要求1所述的集热元器件，其特征在于玻璃夹套的内玻管向外延伸一段并封闭抽真空灌入工质形成为热管。
4.根据权利要求2所述的集热元器件，其特征在于插入式热管的冷端附近含有一片与轴心线相垂直的、中央冲有拉伸孔、与热管管壁密封连接的环片。
5.根据权利要求2所述的集热元器件，其特征在于：翅板吸收体与内玻管之间和/或玻璃夹套内玻管的内腔与插入式热管之间含有传热垫片。
6.根据权利要求2所述的集热元器件，其特征在于热管的冷端有个折弯段。
7.根据权利要求3所述的集热元器件，其特征在于：玻璃夹套的内玻管向外延伸段即玻璃热管的冷端与一个具有与该冷端相吻合内腔的承压传热套管之间用导热垫和/或导热胶相连接，或者该冷端整个用折边长条铝板粘接密封并制成螺旋翅片；在玻璃热管与玻璃夹套外壁的接缝附近密封粘贴有一个与轴心线相垂直的、中央冲有拉伸孔的环片。
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Assignee: Haining IEMYC Solar Energy Technology Co., Ltd.

Assignor: Shi Guoliang

Contract record no.: 2011330000941

Denomination of invention: Solar vacuum heat-collecting element device with internal glass tube and finned plate absorbing body

Granted publication date: 20090304

License type: Exclusive License

Open date: 20030709

Record date: 20110712

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090304

Termination date: 20131226