CN101245954A - 用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器 - Google Patents

用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器。本发明结构是玻璃套管由钨组玻璃制成，两端开口，玻璃－金属过渡密封件由钼组玻璃管与可伐合金环熔焊制成，中央吸热金属管外设有同轴玻璃套管，中央吸热金属管与膨胀节焊接，膨胀节与玻璃－金属过渡密封件的可伐合金环一端焊接，玻璃套管与玻璃－金属过渡密封件的钼组玻璃管一端熔接，中央吸热金属管与玻璃套管之间形成真空层。本发明克服了现有技术存在的要求玻璃套管与可伐合金的热膨胀系数严格匹配造成的制造困难，成本高等缺陷。本发明因为使用由钨组玻璃制成的玻璃套管及各种连接方式，获得了成本低、使用寿命长等效果。

Description

用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器
技术领域
本发明涉及太阳能集热装置，具体的说是用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，属于太阳能热利用领域。
背景技术
槽式线聚焦太阳能集热器包括复合抛物面集热器、抛物面槽式集热器等形式，会聚比一般在1.5～80，工作温度范围为100℃～500℃。接收器将聚光器会聚的太阳光转化为热能，是槽式太阳能集热器的核心部件。接收器的可靠性决定了槽式太阳能集热器的可靠性；提高接收器的热效率是提高槽式太阳能集热器集热效率的关键；槽式太阳能集热器成本太高制约了其大规模推广，降低接收器成本是降低槽式太阳能集热器成本的重要途径。
影响接收器可靠性和热效率的一个重要因素就是接收器中真空的保持，一旦接收器真空被破坏，选择性吸收涂层将被损坏，接收器内对流换热急剧增强，严重时将导致接收器失效。接收器真空保持的难点是玻璃与金属的密封。可伐合金与钼组玻璃密封的可靠性和耐久性已经在电子工业中得到了很好的证明。美国SEGS槽式电站中的接收器也是采用可伐合金作为玻璃-金属过渡密封件。
检索发现，申请号03158832.8的中国发明专利申请公开了一种太阳能用吸热管，吸热管具有中央金属管和环绕中央金属管的玻璃套管。具有膨胀补偿装置，玻璃套管与中央金属管直接通过玻璃-金属过渡件连接。此外，申请号200610076673.0的中国发明专利申请公开了一种中高温太阳能集热管玻璃端盖封装结构及制造工艺，封装结构由不同结构的玻璃端盖和对应的铁镍合金可伐件等结构组成。
上述专利中接收器的玻璃-金属过渡件一般由可伐合金制成，可伐合金直接与玻璃套管熔接，要求玻璃套管与可伐合金的热膨胀系数严格匹配，而且要保证玻璃管有较高的透光率，需采用特殊配方的玻璃制造，成本居高不下，加工难度也很大，造成接收器制造困难，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠性高、使用寿命长、价格便宜的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器。
本发明的技术方案是：
用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，玻璃套管内为真空层，中央吸热金属管位于玻璃套管内，中央吸热金属管与玻璃套管同轴，中央吸热金属管在玻璃套管内部分的外表面上覆盖有耐高温选择性吸收涂层，玻璃套管上设有抽真空封口管，玻璃套管与热管之间设有膨胀节，其主要技术特征在于玻璃套管由钨组玻璃制成，两端开口，玻璃-金属过渡密封件由钼组玻璃管与可伐合金环熔焊制成，中央吸热金属管外设有同轴玻璃套管，中央吸热金属管与膨胀节焊接，膨胀节与玻璃-金属过渡密封件的可伐合金环一端焊接，玻璃套管与玻璃-金属过渡密封件的钼组玻璃管一端熔接，中央吸热金属管与玻璃套管之间形成真空层。
本发明的优点和效果在于本发明中的玻璃套管采用钨组玻璃制造，玻璃-金属过渡密封件由钼组玻璃管与可伐合金环熔焊制成，中央吸热金属管与膨胀节焊接，膨胀节与玻璃-金属过渡密封件的可伐合金环一端焊接，玻璃套管与玻璃-金属过渡密封件的钼组玻璃管一端熔接，使热管与玻璃套管之间形成密封真空层。解决了已有接收器中玻璃套管的膨胀系数要与可伐合金环严格匹配的问题，而且钨组玻璃的成本较低，常见的九五玻璃、BJ-40玻璃的透光率都比较高。结构更为简单，节约了制造成本，也增长了使用寿命。本发明适用于槽式线聚焦太阳能集热器的热管接收器，根据槽式聚焦器设计的会聚比的不同，可以获得100℃～500℃范围内的温度，在此温度条件下，中央吸热金属管可以直接将冷水加热成热水或者产生250℃以上的过热蒸汽用于发电，也可产生饱和蒸汽作为其它用途。
附图说明
图1——本发明实施例1的结构示意图。
图2——本发明实施例2的结构示意图。
图3——本发明实施例3的结构示意图。
图4——第一种玻璃-金属过渡密封件的结构示意图。
图5——第二种玻璃-金属过渡密封件的结构示意图。
图6——第一种玻璃-金属过渡密封件的结构示意图。
图7——第一种玻璃-金属过渡密封件的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，包括玻璃套管1、中央吸热金属管2、膨胀节3、玻璃-金属过渡密封件4；玻璃套管1由钨组玻璃制成，两端开口，玻璃-金属过渡密封件4由钼组玻璃管6与可伐合金环7熔焊制成，中央吸热金属管2外套同轴的玻璃套管1，中央吸热金属管2通过金属连接环9与膨胀节3焊接，膨胀节3与玻璃-金属过渡密封件4的可伐合金环7—端焊接，玻璃套管1与玻璃-金属过渡密封件4的钼组玻璃管6-端熔接，使玻璃套管1与中央吸热金属管2之间形成密封真空层；玻璃套管1上设有抽真空封口管8，抽真空封口管8用于将玻璃套管1内抽成真空后封闭；中央吸热金属管2外表面涂有耐高温的选择性吸收涂层5，如金属陶瓷膜等；为便于连接，提高连接段的可靠性，玻璃-金属过渡密封件4可以制成直通形的或带弧形缩口的，玻璃-金属过渡密封件4的可伐合金环7可以制成普通圆环和截面为L形的圆环，其示意图如图4～7所示；玻璃-金属过渡密封件4外设屏蔽罩10，屏蔽罩10罩住可伐合金环7与钼组玻璃管6熔焊处以及可伐合金环7与膨胀节3的焊接处、膨胀节3与金属连接环9的焊接处，屏蔽罩10可以有效防止聚焦后的太阳光照射到密封处，防止密封处受辐射后温度升高热应力增大。
本实施例的工作过程如下，如图1所示，中央吸热金属管2外表面有耐高温选择性吸收涂层5，由槽式太阳能集热器反射板反射会聚的太阳能穿过玻璃套管1落在耐高温选择性吸收涂层5上；根据抛物面槽式集热器在设计时采用不同的会聚比可以得到不同的聚焦温度。高温选择性吸收涂层5吸收太阳能后转化为热能传递给中央吸热金属管2，热量通过中央吸热金属管2的管壁传递给管内冷流体，加热冷流体使之产生带压力的热水或蒸汽，通过汽轮机发电或作为其它用途。
实施例2：
如图2所示，玻璃-金属过渡密封件4中钼组玻璃管6烧制弧形缩口，缩口一端与可伐合金环7熔焊，另一端与玻璃套管1熔接。本实施例的其它结构与实施例1相同。
本实施例的工作过程同实施例1。
实施例3：
如图3所示，玻璃套管1的开口端烧制弧形缩口，与玻璃-金属过渡密封件4的钼组玻璃管6一端熔接，玻璃-金属过渡密封件4的可伐合金环7一端与膨胀节3焊接，膨胀节3与中央吸热金属管2通过金属连接环9焊接，使玻璃套管1与中央吸热金属管2之间形成密封真空层。本实施例的其它结构与实施例1相同。
本实施例的工作过程同实施例1。
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，玻璃套管内为真空层，中央吸热金属管位于玻璃套管内，中央吸热金属管与玻璃套管同轴，中央吸热金属管在玻璃套管内部分的外表面上覆盖有耐高温选择性吸收涂层，玻璃套管上设有抽真空封口管，玻璃套管与热管之间设有膨胀节，其特征在于玻璃套管由钨组玻璃制成，两端开口，玻璃-金属过渡密封件由钼组玻璃管与可伐合金环熔焊制成，中央吸热金属管外设有同轴玻璃套管，中央吸热金属管与膨胀节焊接，膨胀节与玻璃-金属过渡密封件的可伐合金环一端焊接，玻璃套管与玻璃-金属过渡密封件的钼组玻璃管一端熔接，中央吸热金属管与玻璃套管之间形成真空层。
2.根据权利要求1所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于玻璃套管为单层玻璃套管。
3.根据权利要求1所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于玻璃套管的线膨胀系数为36～40×10-7/℃，玻璃套管开口端烧制成弧形缩口。
4.根据权利要求1所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于玻璃-金属过渡密封件中钼组玻璃管的直径与可伐合金环的直径相同，两者熔焊在一起，钼组玻璃管线膨胀系数为46～50×10-7/℃。
5.根据权利要求1所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于玻璃-金属过渡密封件中钼组玻璃管烧制弧形缩口，缩口一端与可伐合金环熔焊，另一端与玻璃套管熔接。
6.根据权利要求1或6所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于膨胀节的一端与中央吸热金属管上的金属连接环焊接，另一端与可伐合金环焊接。
7.根据权利要求1或6所述的用于槽式线聚焦太阳能集热器的金属管接收器，其特征在于玻璃-金属过渡密封件外设屏蔽罩，屏蔽罩罩住可伐合金环与钼组玻璃熔焊处以及中央吸热金属管与膨胀节焊接处、膨胀节与玻璃-金属过渡密封件的可伐合金环一端的焊接处。
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