CN101097096A - 一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管 - Google Patents

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Abstract

一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，解决真空集热管尾端散热严重、效率低的问题。本发明为由一端管头玻璃焊接封闭，外表面为换能膜板的小管径内玻璃管，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气管封嘴的大管径外玻璃管套装于一起，封头同端相互定位，另一端玻璃环形焊接封闭，玻璃环形焊接封闭处的管头上安装玻璃定位管嘴，玻璃定位管嘴上设有螺纹或卡槽；换热内玻璃管中安装有热管，换热内玻璃管与热管之间填充有导热介质，热管通过封闭端盖密封与太阳真空换能热管的玻璃定位管嘴连接固定。太阳真空换能热管的尾端设有减少热损失的隔热装置，隔热装置或安装于小管径内玻璃管尾内，或安装于小管径内玻璃管尾外。本发明装置用于太阳能应用领域。

Description

一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管
所属技术领域
本发明涉及一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，属于太阳能应用领域。
背景技术
目前的全玻璃太阳真空集热管由于其结构特性均无法承压运行，管尾钢卡散热严重，而玻璃金属热管则存在玻璃与金属膨胀系数不一，长期运行热胀冷缩，引起金属疲劳，出现漏真空的问题。而双真空玻璃热管则由于玻璃承压能力小，不够安全，且尾端热损失严重，特别是在太阳能工程方面，一旦单管爆裂则整个系统瘫痪。无法满足系统的承压运行，不能很好地使太阳真空换能热管应用于太阳能集热工程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全性高，加工容易、高效集热、热启动速度快、可承压运行的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管。
本发明的目的是这样实现的：一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，由一端管头玻璃焊接封闭，外表面为换能膜板的小管径内玻璃管，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气管封嘴的大管径外玻璃管，封头同端通过消气剂金属弹卡支撑相互定位，套装于一起，另一端玻璃环形焊接封闭，其特征是：热管、导热介质安装于换热内玻璃管中，玻璃环形焊接封闭处的管头上，有与其一体的用于密封定位安装的玻璃定位管嘴，玻璃定位管嘴与大管径外玻璃管通过焊接衔接，与内玻璃管熔合为一体，形成单层玻璃圆管密封安装玻璃定位管嘴，玻璃定位管嘴的表面上设有用于与其它装置连接的螺纹或卡槽；太阳真空换能热管的尾端设有减少热损失的隔热装置，其或安装于小管径内玻璃管尾内，或安装于小管径内玻璃管尾外，小管径内玻璃管内安装有热管，太阳真空换能热管腔内管壁与热管之间填充有导热介质，通过连接太阳真空换能热管的玻璃定位管嘴与热管上的封闭端盖密封连接。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其大管径外玻璃管上至少有两个管径，管径与管径衔接处通过圆滑连接进行变径，变径处或为安装密封面，玻璃定位管嘴的管口为密封面，玻璃定位管嘴或内面、或外面、或内外面设有螺纹或卡槽，通过连接于热管上的带有螺纹的封闭端盖连接密封。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其热管或为金属管，或为玻璃管，或为其它导热性能良好的管，热管上或设有带螺纹的端盖，端盖开口为喇叭撇口密封面；热管或复合连接于联箱上，与玻璃定位管嘴连接；热管的顶部或设有吸盘、吸帽组成的压力平衡承压密封组件，热管顶部的吸盘或吸帽组成的压力平衡承压密封组件，安装连接定位于联箱的顶面。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其导热介质或为固体，或为液体，或为膏状体，或为碳材料，或为金属材料，或为导热性能良好的其它液体材料，其中，液体材料沸点须满足极限工作状态不沸腾的要求。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其太阳真空换能热管的尾部真空腔内安装有保温隔套，保温隔套内壁通过内金属支撑弹卡与内集热管尾部封闭端头支撑接触，太阳真空换能热管尾部的外玻璃管封闭端头内壁通过外金属支撑弹卡与保温隔套外壁支撑接触，形成互相套装通过保温隔套过渡连接的安装定位自由端。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其太阳真空换能热管的内集热管的尾部安装有保温管腔，形成内集热管与保温管腔一体的安装定位自由端，太阳真空换能热管尾部的外玻璃管封闭端头内壁与金属支撑弹卡支撑接触，金属支撑弹卡与保温管腔外壁支撑接触。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其太阳真空换能热管内管尾部的导热保温器为封闭的玻璃管腔内充注有一定量的相变介质材料，或封闭管腔内置有一定湿度的配重材料，封装有配重材料的封闭管腔其整体重量大于等体积水的重量，封闭管腔的封闭端头有一定的承压能力，封闭管腔管径略小于适配真空集热管腔内径，封闭管腔或为玻璃封闭管腔，玻璃管封闭端头为承压圆弧面，玻璃封闭管腔内或填充有导热配重材料，封闭管腔内的相变介质或为水，其水量视其工作压力和温度决定。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其一端管头玻璃焊接封闭，外表面为换能膜板的小管径内玻璃管，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气管封嘴的大管径外玻璃管，或为同心套装，或为偏心套装，管口的玻璃焊接密封玻璃定位管嘴与外玻璃管的衔接处有与玻璃定位管嘴相同角度并在同一平面上的面，小管径内玻璃管与大管径外玻璃管平行套装于一起，通过消气剂金属弹卡支撑相互定位；外玻璃管的截面或为圆，或为椭圆，或为曲线与圆弧线的连接闭合线，外玻璃管有足够的强度；外玻璃管的两端的截面由或为椭圆，或为曲线与圆弧线的连接闭合线的均渐变为圆。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其外表面采光部位为换能膜板的小管径内玻璃管其管外壁上的换能膜板或为光吸收干涉膜，或为光吸收渐变膜，或为玻璃面复合镀膜金属板，或为玻璃面复合碳材料板，或为玻璃面复合金属材料面，或为玻璃面复合碳材料面，或为光伏电池与导热材料的复合体，光伏电池通过玻璃封接导出。内玻璃管外表面与复合导热体之间填充有导热材料，通过密封装置将其定位密封，导热材料或为碳材料，或为金属材料，或为其它导热材料。
管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其外玻璃管上设有聚光装置，聚光装置或为设于外玻璃管上的菲涅耳透镜，或为安装于外玻璃管上的菲涅耳透镜，菲涅耳透镜与外玻璃管的结合处或通过对外玻璃管的烧熔压塑焊接将菲涅耳透镜定位；或通过其自身形变弹力撑装于外玻璃管安装定位，或通过耐高温粘接剂与玻璃外管结合处粘接安装定位；菲涅耳透镜的聚焦线为表面是换能膜板的小管径内玻璃管，其管径满足入射光线的聚焦照射；聚光装置或为设于外玻璃管上的反射聚光镜面，其中，反射聚光镜面或为内置反射聚光镜面，或为玻璃管壁反射聚光镜面；内置反射聚光镜面或为金属板反射聚光镜面，或为玻璃板反射聚光镜面；反射聚光镜面的横截面为曲线，玻璃反射聚光镜面与外玻璃管的结合处或通过对外玻璃管的烧熔压塑焊接将玻璃反射聚光镜面安装定位；或通过其自身形变弹力撑装于外玻璃管安装定位，或通过耐高温粘接剂与玻璃外管结合处粘接安装定位；反射聚光镜面的聚焦线为表面是换能膜板的小管径内玻璃管，其管径满足入射光线的聚焦照射；外玻璃管的曲面上或蒸镀有反射聚光镜面，反射聚光镜面的聚焦线为表面是换能膜板的小管径内玻璃管，其管径满足入射光线的聚焦照射。
本发明的有益效果是：管尾低热损介质传导太阳真空换能热管能够实现承压运行，在太阳能工程方面，不会出现单管爆裂则整个系统瘫痪的问题。安全性高，加工容易、高效集热、可靠、低尾耗。
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为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器的剖面示意图；
图2为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图3为其集热段横向B-B剖面视图。
图1、图2、图3同为第一实施例。
图4为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，太阳真空换能热管内设有反射镜面的剖面示意图；
图2为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图5为其集热段横向B-B剖面视图。
图2、图4、图5同为第二实施例。
图6为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，太阳真空换能热管内安装有反射镜面的异形管的剖面示意图；
图9为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，太阳真空换能热管内安装有反射镜面的异形管的侧视图；
图7为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图8为其集热段横向B-B剖面视图。
图6、图7、图8、图9同为第三实施例。
图10为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内安装有反射镜面的异形管的剖面示意图；
图11为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内安装有反射镜面的异形管的侧视图；
图12为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图13为其集热段横向B-B剖面视图。
图10、图11、图12、图13同为第四实施例。
图14为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的小管径内玻璃管底部封装有保温隔腔，太阳真空换能热管内插装反射镜面的剖面示意图；
图15为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的小管径内玻璃管底部封装有保温隔腔，太阳真空换能热管内插装反射镜面的侧视图；
图16为其集热段横向B-B剖面视图。
图14、图15、图12、图16同为第五实施例。
图17为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内插装反射镜面的剖面示意图；
图18为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内插装反射镜面的侧视图；
图19为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图20为其集热段横向B-B剖面视图。
图17、图18、图19、图20同为第六实施例。
图21为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内插装反射镜面的异形管剖面示意图；
图22为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，底部真空腔中安装有保温隔套，太阳真空换能热管内插装反射镜面的异形管侧视图；
图23为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图24为其集热段横向B-B剖面视图。
图21、图22、图23、图24同为第七实施例。
图25为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的换能膜板为玻璃面复合金属材料板，小管径内玻璃管底部封装有保温隔腔的结构示意图；
图26为其集热段横向B-B剖面视图。
图25、图26、图12同为第八实施例。
图27为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器的剖面示意图；
图2为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图3为其集热段横向B-B剖面视图。
图27、图2、图3同为第九实施例。
图28为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器，太阳真空换能热管内设有反射镜面的剖面示意图；
图2为其安装密封段横向A-A剖面视图；
图5为其集热段横向B-B剖面视图。
图28、图4、图5同为第十实施例。
图29为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的承压管复合连接于联箱上，与定位管嘴连接的结构示意图。图29为第十一实施例。
图30为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的端盖复合连接于联箱上，与定位管嘴连接，热管的顶部安装有压力平衡承压密封组件的结构示意图。图30为第十二实施例。
图31为一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管的小管径内玻璃管外壁上的换能膜板为光伏电池与导热材料的复合体的结构示意图。图31为第十三实施例。
图中：1热管放热端、2外螺纹、3封闭端盖、4密封面、5隔热腔、6热管、7导热材料、8小管径内玻璃管、9太阳真空换能热管吸热膜、10外玻璃管、11热管腔、12绝热真空腔、13弹性金属支撑卡、14相变介质、15消气剂、16排气嘴、17密封圈、18缩径管口、19外螺纹、20变径曲面过渡管、21导热保温器、22聚光装置、23保温隔套、24内弹性金属支撑卡、25保温隔腔、26排气孔、27金属集热板、28碳材料、29保温层壳体、30联箱、31保温材料、32联箱腔体、33压力平衡承压密封组件、34光伏电池
具体实施方式
第一实施例中：一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管包括缩径管口18、变径曲面过渡管20、小管径内玻璃管8、外玻璃管10、太阳真空换能热管吸热膜9、弹性金属支撑卡13、消气剂15、排气嘴16、热管6、导热材料7构成，镀有太阳真空换能热管吸热膜9的小管径内玻璃管8的一端管头玻璃焊接封闭，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气嘴16的大管径外玻璃管10，封头同端通过消气剂15弹性金属弹支撑卡13相互定位，套装于一起，另一端与外玻璃管10和变径曲面过渡管20、缩径管口18环形焊接，缩径管口18上设有外螺纹19。通过排气嘴16对太阳真空换能管抽真空后封接，形成环形绝热真空腔12，弹性金属支撑卡13套装于小管径内玻璃管8上与导电的太阳真空换能热管吸热膜9紧密连接，通过对消气剂15的蒸镀产生消气镜面，使太阳真空换能热管的绝热真空腔12高真空。太阳真空换能热管的管腔底部安装有太阳真空换能热管导热保温器21。抽真空后，充注有相变介质14两端封闭的热管6插装于太阳真空换能热管腔内，热管6与小管径内玻璃管8之间填充有导热材料7，热管6通过封闭端盖3与缩径管口18连接固定。
第二实施例中：太阳真空换能热管外玻璃管10的管壁镀有聚光装置22，其它等同于第一实施例。
第三实施例中：太阳真空换能热管的外玻璃管10的截面为椭圆形的异形管。其它等同于第二实施例。
第四实施例中：太阳真空换能热管的外玻璃管9的截面为ω形的异形管，太阳真空换能热管的底部真空腔中安装有保温隔套23，保温隔套23的内壁通过内金属支撑弹卡24与内玻璃管8的尾部封闭端头支撑接触，太阳真空换能热管尾部的外玻璃管10封闭端头内壁通过弹性金属支撑卡13与保温隔套23外壁支撑固定。其它等同于第二实施例。
第五实施例中：太阳真空换能热管内插装有聚光装置21，太阳真空换能热管的小管径内玻璃管8底部封装有保温隔腔25，其它等同于第二实施例。
第六实施例中：太阳真空换能热管的管腔底部置有太阳真空换能热管导热保温器21，底部绝热真空腔12中安装有保温隔套23，太阳真空换能热管内插装有聚光装置21。其它等同于第四实施例。
第七实施例中：太阳真空换能热管的外玻璃管10的截面为
Figure A20061020061800101
形状，阳真空换能热管的小管径内玻璃管8底部封装有保温隔腔25。其它等同于第三实施例。
第八实施例中：小管径内玻璃管8表面与金属集热板28之间填充有碳材料27，上下两端通过密封装置定位密封。其它等同于第三实施例。
第九实施例中：热管6的封闭端盖3插装于太阳真空换能热管的管口中，封闭端盖3与缩径管口18连接固定。其它等同于第一实施例。
第十实施例中：热管6的封闭端盖3插装于太阳真空换能热管的管口中，封闭端盖3与缩径管口18连接固定。其它等同于第二实施例。
第十一施例中：介质传导玻璃管复合管承压太阳真空换能热管的热管6复合连接于联箱30上，通过封闭端盖3与缩径管口18连接。其它等同于第一实施例。
第十二实施例中：介质传导玻璃管复合管承压太阳真空换能热管的端盖复合连接于联箱上，通过封闭端盖3与缩径管口18连接。热管6的顶部安装有压力平衡承压密封组件33其它等同于第一实施例。
第十二实施例中：介质传导玻璃管复合管承压太阳真空换能热管的小管径内玻璃管8外壁上的换能膜板为光伏电池34与碳材料28的复合体，光伏电池34的导线通过玻璃封接导出。

Claims (10)

1.一种管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，由一端管头玻璃焊接封闭，外表面为换能膜板的小管径内玻璃管，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气管封嘴的大管径外玻璃管，封头同端通过消气剂金属弹卡支撑相互定位，套装于一起，另一端玻璃环形焊接封闭，其特征是：热管、导热介质安装于换热内玻璃管中，玻璃环形焊接封闭处的管头上，有与其一体的用于密封定位安装的玻璃定位管嘴，玻璃定位管嘴与大管径外玻璃管通过焊接衔接，与内玻璃管熔合为一体，形成单层玻璃圆管密封安装玻璃定位管嘴，玻璃定位管嘴的表面上设有用于与其它装置连接的螺纹或卡槽；太阳真空换能热管的尾端设有减少热损失的隔热装置，其或安装于小管径内玻璃管尾内，或安装于小管径内玻璃管尾外，小管径内玻璃管内安装有热管，太阳真空换能热管腔内管壁与热管之间填充有导热介质，热管通过封闭端盖密封与太阳真空换能热管的玻璃定位管嘴连接固定。
2.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：大管径外玻璃管上至少有两个管径，管径与管径衔接处通过圆滑连接进行变径，变径处或为安装密封面，玻璃定位管嘴的管口为密封面，玻璃定位管嘴或内面、或外面、或内外面设有螺纹或卡槽。
3.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：热管或为金属管，或为玻璃管，或为其它导热性能良好的管，热管上或设有带螺纹的端盖，端盖开口为喇叭撇口密封面；热管或复合连接于联箱上，与玻璃定位管嘴连接；热管的顶部或设有吸盘、吸帽组成的压力平衡承压密封组件，热管顶部的吸盘或吸帽组成的压力平衡承压密封组件，安装连接定位于联箱的顶面。
4.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：导热介质或为固体，或为液体，或为膏状体，或为碳材料，或为金属材料，或为导热性能良好的其它液体材料。
5.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：太阳真空换能热管的尾部真空腔内安装有保温隔套，保温隔套内壁通过内金属支撑弹卡与内集热管尾部封闭端头支撑接触，太阳真空换能热管尾部的外玻璃管封闭端头内壁通过外金属支撑弹卡与保温隔套外壁支撑接触，形成互相套装通过保温隔套过渡连接的安装定位自由端。
6.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：太阳真空换能热管的内集热管的尾部安装有保温管腔，形成内集热管与保温管腔一体的安装定位自由端，太阳真空换能热管尾部的外玻璃管封闭端头内壁与金属支撑弹卡支撑接触，金属支撑弹卡与保温管腔外壁支撑接触。
7.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：太阳真空换能热管内管尾部的导热保温器为封闭的玻璃管腔内充注有一定量的相变介质材料，或封闭管腔内置有一定湿度的配重材料，封装有配重材料的封闭管腔整体重量大于等体积水的重量，封闭管腔管径略小于适配内玻璃管内径，封闭管腔或为玻璃封闭管腔，玻璃封闭管腔内或填充有导热配重材料，封闭管腔内的相变介质或为水。
8.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：一端管头玻璃焊接封闭，外表面为换能膜板的小管径内玻璃管，与一端管头玻璃焊接封头上设有排气管封嘴的大管径外玻璃管，或为同心套装，或为偏心套装，管口的玻璃焊接密封玻璃定位管嘴与外玻璃管的衔接处有与玻璃定位管嘴相同角度并在同一平面上的面，小管径内玻璃管与大管径外玻璃管平行套装于一起，通过消气剂金属弹卡支撑相互定位；外玻璃管的截面或为圆，或为椭圆，或为曲线与圆弧线的连接闭合线，外玻璃管有足够的强度；外玻璃管的两端的截面由或为椭圆，或为曲线与圆弧线的连接闭合线的均渐变为圆。
9.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：外表面采光部位为换能膜板的小管径内玻璃管其管外壁上的换能膜板或为光吸收干涉膜，或为光吸收渐变膜，或为玻璃面复合镀膜金属板，或为玻璃面复合碳材料板，或为玻璃面复合金属材料面，或为玻璃面复合碳材料面，或为光伏电池与导热材料的复合体，光伏电池通过玻璃封接导出，内玻璃管外表面与复合导热体之间填充有导热材料，通过密封装置将其定位密封，导热材料或为碳材料，或为金属材料，或为其它导热材料。
10.根据权利要求1所述的管尾低热损介质传导太阳真空换能热管，其特征是：外玻璃管上设有聚光装置，聚光装置或为设于外玻璃管上的菲涅耳透镜，或为安装于外玻璃管上的菲涅耳透镜；聚光装置或为设于外玻璃管上的反射聚光镜面，其中，反射聚光镜面或为内置反射聚光镜面，或为玻璃管壁反射聚光镜面；内置反射聚光镜面或为金属板反射聚光镜面，或为玻璃板反射聚光镜面；反射聚光镜面的横截面为曲线；外玻璃管的曲面上或蒸镀有反射聚光镜面，反射聚光镜面的聚焦线为表面是换能膜板的小管径内玻璃管，其管径满足入射光线的聚焦照射。
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