CN101118095B - 双层玻璃真空金属管式太阳能集热器 - Google Patents

双层玻璃真空金属管式太阳能集热器 Download PDF

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Abstract

双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，涉及太阳能热利用技术。在每套集热管的内玻璃盲管内平行布置金属管一和金属管二，金属管一、二在内玻璃盲管的盲端相互连通；在金属管一外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管一连接的根部到自由端相对延伸；在金属管二外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管二连接的根部到自由端相对延伸；上述两组翅片开口相对，两组翅片圆弧的曲率半径相等，且两者弧度相加形成整圆；金属管一、二于内玻璃盲管开口端的端部穿出内玻璃盲管外并间隙式支撑在内玻璃盲管的开口端。本发明在金属管一和金属管二内的介质形成温差，介质升温更快更高，利于提高热水产率，提高储热箱中传热介质的温度。

Description

双层玻璃真空金属管式太阳能集热器
技术领域
本发明涉及太阳能热利用技术。
背景技术
利用太阳能加热技术是近年来广泛采用的一项环保型先进技术，目前大量地应用于热水器上，尽管各种太阳能集热器的结构不尽相同，但都是依靠真空集热管充分吸收太阳光的能量，并将其转化为热能传输给介质(如水)。真空集热管是太阳能集热器普遍使用的集热元件。现有技术中，集热管由内、外玻璃盲管构成，两管之间抽成真空，内管外壁上涂附吸热材料，内管中充满水，依靠内管外壁吸收太阳辐射能将水加热，真空层起到保温作用。在使用过程中，这种真空集热管因管内始终存有水，因此存在易冻损、易结垢、热效率低等缺点。另外，由于这种集热管一端为盲端，只有一端既作为冷水进口，又作为热水出口，故集热管内的介质不能顺畅地与其外的介质进行热交换。各集热管再通过联箱汇集成集热器，这种集热器由于内存的介质水数量大，不易输出较高的温度。
发明内容
本发明目的在于设计一种能较大地提高传热介质输出温度的双层玻璃真空金属管式太阳能集热器。
本发明包括至少三套集热管，每套集热管包括两根同向相互套接的透明的内、外玻璃盲管，内、外两根玻璃盲管在开口端相互熔接，并在两根玻璃盲管之间设置真空腔。在每套集热管的内玻璃盲管内平行布置金属管一和金属管二，金属管一、二在内玻璃盲管的盲端相互连通；在金属管一外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管一连接的根部到自由端相对延伸，两个翅片的自由端之间所形成的圆弧度为30°～330°；在金属管二外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管二连接的根部到自由端相对延伸，两个翅片的自由端之间所形成的圆弧度为330°～30°；上述两组翅片开口相对，两组翅片圆弧的曲率半径相等，且两者弧度相加形成整圆；金属管一、二于内玻璃盲管开口端的端部穿出内玻璃盲管外并间隙式支撑在内玻璃盲管的开口端。
本发明通过金属管一和金属管二设置的金属翅片面积大小不一样，在金属管一和金属管二内的介质形成温差；由于金属管一和金属管二内的介质量与真空管内完全充满的介质量相比要少得多，因而金属管一和金属管二内的介质升温更快更高，这将有利于提高集热器有效热水产率，有利于提高储热箱中传热介质的温度，有利于扩大集热器应用的领域。
本发明还可在内玻璃盲管的外表面直接设置太阳能吸热膜。
为了提高金属管一和金属管二内介质的光热转换效率，可采用另一种方案：四个金属翅片的外表面分别设置太阳能吸热膜。阳光穿透外、内玻璃盲管后直接照射在四个金属翅片上，光能通过其上的太阳能吸热膜转换成热能，通过热传导，再将热能分别传递给金属管一和金属管二内的介质。
本发明还在内、外两根玻璃盲管之间设置聚光反射件。聚光反射件扩大了采光面积，会聚后的阳光还提高了能流密度，使集热管输出端的温度得以进一步提高，可扩展太阳能在其它领域的应用空间，如高温加热、制冷、海水淡化等。
本发明双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，各集热管的金属管一并接在汇总管一上，各集热管的金属管二并接在汇总管二上。由于金属管一和金属管二内的介质形成温差，汇总管一与汇总管二内的介质也形成温差，汇总管一与汇总管二与储热水箱连接后可不用水泵仅靠自身的温差对流即可将集热器收集的太阳热能传输到储热水箱。
相邻两组集热管的金属管一、二依次串接，串接形成的两个端口分别连接在两根汇总管上。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为内、外玻璃盲管的连接结构示意图。
图3为图1中I部放大剖示图。
图4为图1中的一种A-A断面图。
图5为图1中的第二种A-A断面图。
图6为图1中的第三种A-A断面图。
图7为本发明的另一种结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由至少四套集热管1组成，从各集热管1内穿出的金属管一2分别并接在汇总高温水管4上，从各集热管1内穿出的金属管二3分别并接在汇总低温水管5上。
如图2所示，每套集热管1由两根同向相互套接的透明的内玻璃盲管6、外玻璃盲管7、金属管一2和金属管二3组成，内、外两根玻璃盲管6、7在开口端相互熔接，并在两根玻璃盲管之间设置真空腔。
如图3所示，在内玻璃盲管6的开口端间隙式配合一片圆形软胶垫8，在圆形软胶垫8的上开设两个通孔，各通孔大小、形状分别与金属管一2和金属管二3的外径大小、形状相适配，金属管一2和金属管二3分别穿置在这两个通孔内。
金属管二3的开口端连接在汇总低温水管5上。
如图4所示，内玻璃盲管6偏心布置在外玻璃盲管7内，在内玻璃盲管6和外玻璃盲管7之间设置W形聚光反射件9。
在内玻璃盲管6内平行布置金属管一2和金属管二3，两根管在内玻璃盲管6的盲端相互连通。
在金属管一2外焊接固定两个弧形金属翅片10、11，两个翅片10、11自与金属管一2连接的根部到自由端相对延伸，两个翅片10、11的自由端之间所形成的圆弧度α为30°～330°，图4中约为95°。
在金属管二3外焊接固定两个弧形金属翅片12、13，两个翅片12、13自与金属管二3连接的根部到自由端相对延伸，两个翅片12、13的自由端之间所形成的圆弧度β为330°～30°，在本图中约为265°。
两个翅片10、11和另两个翅片12、13的开口相对，圆弧的曲率半径相等，且两者弧度相加形成360°的整圆。
并且在翅片10、11和翅片12、13外表面分别镀设太阳能吸热膜14、15。
如图5所示，在翅片10、11、12、13外不镀太阳能吸热膜，而在内玻璃盲管6外镀设太阳能吸热膜16。两个翅片10、11的自由端之间所形成的圆弧度α为180°，两个翅片12、13的自由端之间所形成的圆弧度β为180°。其它类同图4。
如图6所示，与图5不同的是：两个翅片10、11的自由端之间所形成的圆弧度α为265°，两个翅片12、13的自由端之间所形成的圆弧度β为95°。
如图7所示，相邻两组集热管的金属管一、二依次串接，串接形成的两个端口分别连接在两根汇总管17、18上。

Claims (6)

1.双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，包括至少三套集热管，每套集热管包括两根同向相互套接的透明的内、外玻璃盲管，内、外两根玻璃盲管在开口端相互熔接，并在两根玻璃盲管之间设置真空腔，在每套集热管的内玻璃盲管内平行布置金属管一和金属管二，金属管一、二在内玻璃盲管的盲端相互连通；金属管一、二于内玻璃盲管开口端的端部穿出内玻璃盲管外并间隙式支撑在内玻璃盲管的开口端；在金属管一外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管一连接的根部到自由端相对延伸；在金属管二外设置两个弧形金属翅片，两个翅片自与金属管二连接的根部到自由端相对延伸；其特征在于：所述金属管一外的两个翅片的自由端之间所形成的圆弧度为30°～330°；所述金属管二外的两个翅片的自由端之间所形成的圆弧度为330°～30°；上述两组翅片开口相对，两组翅片圆弧的曲率半径相等，且两者弧度相加形成整圆，金属管一外设置的所述金属翅片面积和金属管二外设置的所述金属翅片面积大小不一样。
2.根据权利要求1所述双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，其特征在于所述内玻璃盲管的外表面设置太阳能吸热膜。
3.根据权利要求1所述双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，其特征在于四个金属翅片的外表面分别设置太阳能吸热膜。
4.根据权利要求1或2或3所述双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，其特征在于在内、外两根玻璃盲管之间设置聚光反射件。
5.根据权利要求1所述双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，其特征在于各集热管的金属管一并接在汇总管一上，各集热管的金属管二并接在汇总管二上。
6.根据权利要求1所述双层玻璃真空金属管式太阳能集热器，其特征在于相邻两组集热管的金属管一、二依次串接，串接形成的两个端口分别连接在两根汇总管上。
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