CN101581506B - 直通式太阳能热交换聚热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及是一种以太阳能作为热源的直通式太阳能热交换聚热装置，属于中高温太阳能热利用技术领域。包括直通透光管、多曲面金属热交换管、热交换管封头、金属膨胀节、吸附剂储环、凹形间隔密封环、金属卡环、工质通道管、金属盖板、密封固定板、卡式屏蔽罩和抽真空接头；多曲面金属热交换管两端焊接固定有热交换管封头，工质通道管与热交换管封头相连，多曲面金属热交换管上设置金属膨胀节，工质通道管从金属盖板中心穿过，构成多曲面金属热交换组件整体套装于直通透光管内，两端顺次安装吸附剂储环、凹形间隔密封环和金属卡环，密封固定板将金属卡环和金属盖板密封固定，在直通透光管两端设置有卡式屏蔽罩；抽真空接头固定在卡式屏蔽罩上。

Description

直通式太阳能热交换聚热装置

技术领域

本发明涉及的是一种以太阳能作为热源的直通式太阳能热交换聚热装置，属于中高温太阳能热利用技术领域。

背景技术

众所周知，目前被人们广泛应用的太阳能集热管绝大部分为一端封闭或者直通式玻璃内管为两端敞口的双层玻璃管结构，如果采用双层玻璃管时，玻璃内管的外表面涂有太阳能选择性吸收涂层，玻璃内管内走工质，玻璃内管和玻璃外管间抽真空。用这种方式制作的集热管，工作时，内外管温差大，易产生炸管，另外，管容积过大，不易加热。

应用在槽式太阳能集热发电的太阳能集热管，尽管采用了金属管加半翅翼方式或热管真空管技术，但最终的吸热面积及产气量有限，同时密封结构对材料(过渡金属)的膨胀系数要求严格、玻璃与金属的相溶性连接技术要求高、目前虽然已经采用了热压封接工艺、低温玻璃焊料封接工艺和采用火焰溶封工艺、高频溶封工艺这几种焊接方式，但还显得可靠性不足，加上加工难度大、造价高，难于维护，在国内市场难以普及，目前也仅停留在研发及小规模政府支持的工程上。

近三十年来，随着各国对能源的重视，国内外很多科研单位和一些著名企业，在中高温领域已经打下了一定的基础，但一直阻碍直通式中高温领域的关键难题“高热量、低吸收率、低利用率”、“玻璃与金属的有效结合”、“不同材质的密封与热膨胀”等问题上困扰着直通式太阳能集热管的发展，更谈不上作为建筑的功能性构件广泛应用到与建筑一体化的工程上了。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，提供一种直通式太阳能热交换聚热装置，本装置包括直通透光管、多曲面金属热交换管、热交换管封头、金属膨胀节、吸附剂储环、凹形间隔密封环、金属卡环、金属盖板、密封固定板、卡式屏蔽罩和抽真空接头，具有高热吸收率、高热转换率、高热利用率等特点，解决了直通式玻璃与金属的有效组合及玻璃与金属之间的热膨胀差异等问题，并将太阳能热利用提高到一个更完美的程度，极大的拓展了在太阳能领域的应用面，广泛的满足了人们在工业、农业、畜牧业、聚热发电及日常生活等需求。将太阳能热利用率提高到58％以上。

直通式太阳能热交换聚热装置是采取以下技术方案实现的：直通式太阳能热交换聚热装置包括直通透光管、多曲面金属热交换管、热交换管封头、金属膨胀节、吸附剂储环、凹形间隔密封环、金属卡环、工质通道管、金属盖板、密封固定板、卡式屏蔽罩和抽真空接头；

多曲面金属热交换管两端焊接固定有热交换管封头，工质通道管与热交换管封头相连，多曲面金属热交换管上设置有金属膨胀节，工质通道管从金属盖板中心穿过，工质通道管与金属盖板焊接密封，构成多曲面金属热交换组件，多曲面金属热交换组件整体套装于直通透光管内；直通透光管两端顺次安装有吸附剂储环、凹形间隔密封环和金属卡环，密封固定板将金属卡环和金属盖板密封固定，并通过耐热密封胶密封，在直通透光管的两端设置有卡式屏蔽罩，并通过屏蔽罩抱箍锁紧，卡式屏蔽罩与直通透光管和金属卡环之间设置有密封胶圈；抽真空接头固定在卡式屏蔽罩上，多曲面金属热交换管与直通透光管之间形成真空层。

所述的直通透光管采用市售高硼硅3.3玻璃管或其它低铁透光材料管，直通透光管设置为圆形管、方形管、扁方形管等，具体可根据多曲面金属热交换管的成型需求与其调整配套。直通透光管采用膨胀系数低，热稳定性好，可见光透过率为92％，波长在360～400nm的紫外线透过率为90～92％，红外线的透过率为92％。直通透光管的两端成型有若干个凹凸状环形沟槽，以便热膨胀时起到轴向伸缩消除膨胀量，另外起到与金属卡环和卡式屏蔽罩在安装时的固定作用，由于凹凸状环形沟槽不仅增加了接触面，又起到密封的作用，保证了使用寿命。

所述的直通透光管采用双层透光管或单层透光管。

所述的直通透光管为双层透光管时，两端的变形，设置有凹凸环状槽，内管凹凸环状可向里热压制成，外管凹凸环状可向外热压制成，也可根据需要热压成同向或反向，还可以将直通透光管两端向外翻边，并热压相熔后成法兰状。通过设置在卡式屏蔽罩上抽真空接头，将透光管内管与透光管外管之间进行抽真空处理，同时在内管与外管之间的两端15～40mm处设置吸附剂储环，以进一步提高双层透光管内部的真空度，更好的实现保温隔热的性能。

所述的直通透光管为双层透光管时，内管与外管两端的凹凸曲面之间，设置有凹形间隔密封环，便于保护吸附剂在热膨胀时受压挤出，同时起到利用密封胶进行结构性密封，金属卡环从透光管两端内管的内侧与外管的外侧成密封状卡牢，必要时可以在直通透光管和金属卡环端面向下相对应的适当位置，通过螺钉或销钉固定连接，以便增加直通透光管与金属之间的密封强度，同时为下一道工序同质化密封奠定了基础，很好的解决了玻璃与金属的密封。

金属卡环内环面与透光管两端端面上均涂有耐热密封胶和无影结构胶，前者为市售736耐热胶，后者为MF新型密封脂或水晶玻璃无影结构胶，从而在结构上完成了对透光管与金属的胶接密封，确保透光管内管与外管之间的长期真空度，这种结构胶溶性连接是继热压封接工艺、低温玻璃焊料封接工艺和采用火焰溶封工艺、高频溶封工艺后的新型冷操作顺序式结构封装工艺。

所述的直通透光管也可以是单层，与双层透光管只是在应用领域上的不同时，特别当使用工质为能在35℃～220℃的超导液时，为了降低生产成本，减少工时，简化原材料，可以使用单透光管，超导液可采用市售2-2超导介质(山东潍坊市华丰新产品研究所生产)、中/高温导热油等。

所述的凹形间隔密封环是以金属环状设置在双层透光管两端外管的内侧与内管的外侧，或者设置在单层透光管内侧与多曲面金属热交换管之间，呈径向布置，以起到不同材质的间隔密封作用，并控制透光管与透光管、透光管与多曲面金属热交换管之间的间隔距离。

所述的多曲面金属热交换管采用多曲面金属热交换圆形管、多曲面金属热交换方形管、多曲面金属热交换扁形管、多曲面金属热交换半曲面管或其它多曲面金属热交换异形管，制成后的多曲面金属热交换管大大的消除了在100℃～350℃时的径向膨胀量。该多曲面金属热交换管可以用型号为3A21的铝合金、铜、铜合金、不锈钢等其它耐腐蚀、强度高、导热率好的金属材料，采用挤压、扩孔、拉拔、液压工艺或其它先进工艺变形、成型完成。

所述的多曲面金属热交换管径向外表面喷涂有太阳能选择性吸收涂层，其中太阳能选择性吸收涂层可以采用市售TXT-1太阳能选择性吸收涂料或钛基涂层，有效的提高了其聚热效率，变被动闷晒式吸热为主动吸热。

所述的金属膨胀节可以设置于多曲面金属热交换管两端，也可以设置于多曲面金属热交换管中部或其它相应有效段部。减小多曲面金属热交换管轴向应力，消除因温度过高后产生的多曲面金属热交换管轴向膨胀量，确保金属盖板、密封固定板和卡式屏蔽罩的原有密封效果，延长整管的使用寿命。

所述的金属盖板套焊在工质通道管进/出段上，以便使多曲面金属热交换管与透光管成同心设置，并有利于与密封固定板结构胶溶性螺钉密封固定。

所述的卡式屏蔽罩为两个半圆形径向成型有凹凸环形状的组件，卡式屏蔽罩上部内侧面与密封固定板通过螺钉和结构胶密封固定，径向环面上的凹凸沟槽与直通透光管外管两端径向设置的凹凸环形槽相对应，间隙内添置密封胶/条，采用卡式屏蔽罩后能防止太阳光直射，因温度过高而损坏密封结构。必要时可另外增设散热孔或套头式水隔套，使直通式太阳能热交换聚热装置工作时两端温度降至180℃以下，防止结构胶过早老化，破坏本装置密封效果。

所述的金属盖板、密封固定板、卡式屏蔽罩三者之间的间隙内均有可耐高温、耐高压的结构胶。结构胶可以耐高温650℃，耐蒸汽压力32mpa，可采用上海威能新材料技术有限公司研制的MF新型密封脂和736耐热胶或其它相对应的结构胶。

所述的吸附剂储环内储存有吸附剂，是为了使直通透光管与多曲面金属热交换管，双层直通透光管外管与内管之间，在进行冷操作顺序式结构拼装时对抽真空后的残余气体起到干燥和消气的作用，使管内保持长期真空。

根据实际应用生产生活需要，本装置中所述多曲面金属热交换管内可以另外加装有内套管。内套管可利用市售钢塑管、金属管或非金属管，内套管两端用管封头密封，内套管内可做成真空或填充绝热材料，内套管与多曲面金属热交换管之间留有间隙时，设置有连接支撑筋，支撑筋的端面与多曲面金属热交换管内侧点焊连接，以增强多曲面金属热交换管在受挤压时的抗压强度，内套管与多曲面金属热交换管之间形成薄壁工质流通层，虽然降低了多曲面金属热交换管的容积，但根据热定律及毛细吸热原理，大大提高了换热速度。

在一定的应用环境下，多曲面金属热交换管背光一侧与直通透光管之间，设置有聚光反射板，聚光反射板通过连接筋上的固定环吊装在多曲面金属热交换管上。采用聚光反射板后，能进一步扩大采光面积，提高管内温度。

工作原理：

当太阳从不同的角度照射并透过直通式透光管，作用在多曲面金属热交换管表面喷涂的太阳能选择性吸收涂层时，太阳能选择性吸收涂层以太阳吸收率αs＝0.93-0.94，法向热发射率ε_n＝0.42-0.50吸收热能，将吸收到的热能通过多曲面金属热交换管壁传递给管壁内的工质，热能沿内壁曲面上升并进行热交换，在太阳的持续加热过程中，使工质温度不断升高，一般可达到65℃～130℃，加装槽式或相匹配的聚光反光板后，工作温度可达到150℃～250℃左右，空晒温度最高可达到350℃左右，在如此高的热能作用下，流体工质迅速汽化，从一端喷出，喷出的高温水或气满足工业、农业、畜牧业、聚热发电、人们日常的生活用水和蒸汽需求。

本发明直通式太阳能热交换聚热装置与现有国内外太阳能集热装置相比，具有以下显著特点：

1、多曲面金属热交换内工质受热均匀、热交换面积大、热利用率高：换热面积是同规格型号管的1.8倍以上；详见表一：

表一：直通式太阳能热交换聚热装置与市售太阳能高效直通管参数对比

名称	流体通道金属管直径mm	外罩玻璃管mm	长度m	容积L	采光面积m2	周长mm	放大倍率
								市售太阳能高效直通管	18～20	100～120	1.8～2	0.32	0.1	56.5	无
直通式太阳能热交换聚热装置	65～86内套管：25～35	100～120	1.8～2	3.35	1.1	611	2.26

由此可见，本发明与现有市场的太阳能高效直通集热管相比，具有明显的热吸收率、热交换率、热利用率高的技术优势。由于太阳能的辐照度受气候条件等各种因素的影响不能维持常量，即具有间歇性和不可靠性等特点，所以，具有高采光率、高热利用率、高热转换率的直通式太阳能热交换聚热装置，必然会引起全社会的关注。

2、应用范围广，特别是中高温应用领域，详见表二：

表二：太阳能中高温系统可应用的部分能源领域

用途	热能形式	所需温度
			汽轮机发电	蒸汽	130℃～300℃
低温流体介质发电	汽化气体	85℃～150℃
			海水淡化	蒸馏水	100℃～130℃
空调制冷	热水、蒸汽	100℃～130℃
			开水炉、蒸汽炉	热水、蒸汽	100℃～150℃

另外，在部分工业领域也可以得到广泛的应用，详见表三：(其它农业、畜牧业等不在此表内列举)

表三：部分工业领域应用概述

以下对太阳能空调系统和太阳能锅炉、开水炉做简略介绍：

例一：太阳能空调系统使用驱动溴化锂吸收式制冷机的热媒水，温度越高，其COP值也越大，能源利用率也越高，见表四：

表四：热媒温度与COP转换率的关系

热媒温度(水)	COP转换率
		60℃	0.40
90℃	0.70
		120℃	1.10

本装置将太阳能辐射能，经过能量转化后，以高温流体工质的形式进入溴化锂吸收式制冷装置的发生器，将热量释放给发生器。

当采用Φ100～140mm直通透光管、Φ65～Φ86mm的多曲面金属热交换管的直通式太阳能热交换聚热装置与聚光反射元件截面为抛物线或者CPC型增大有效反射面积后，热利用率达到50％以上。

例二：太阳能锅炉、开水炉：众所周知，目前工业、民用锅炉、开水炉均是由自来水作为工质，它的初始温度在5℃～30℃左右。以一吨初始温度的水加热到100℃为例，详见表五：

表五：完全使用锅炉加热和用太阳能初步加热能效比

标准煤的燃烧值按2.9×10⁷J/KG计算，锅炉效率按75％计算

而采用Φ70～100mm透光管，多曲面金属热交换管为Φ45～Φ65mm，将若干直通式太阳能金属热交换管模块组合成集热场，在光照充足时，可以源源不断的提供100℃以上的热水。锅炉、开水炉只需在无阳光时补充使用。

综上所述，足可以证明直通式太阳能热交换聚热装置具有明显的商业竞争优势，也符合国家低碳社会、低碳经济的战略目标，必将对全社会带来不可估量的社会效益和经济效益，开发前景广阔。

3、直通式太阳能热交换聚热装置结构独特，技术优势明显，设计理念新颖，不管是直通透光管还是多曲面金属热交换管，以及卡式屏蔽罩，在消除轴向、径向膨胀量及密封保护上均具有创造性，而且成型后的直通透光管可适应高温并保温性能优良，聚热效果好，抗冻能力强，防结垢，特别适合双回路设置的场合，耐空晒，密封性能好。

4、本直通式太阳能热交换聚热装置构思严密，布局合理，可操作性强，避免了同质化、低品位竞争，提出了一套完整的差异化发展模式。直通式太阳能热交换聚热装置结合槽式或聚光反射元件应用在集热式太阳能光热电系统时，太阳能热利用可达58％以上，可创造出巨大的经济效益和社会效益。

5、焊点少，冷操作、产量大，可随时满足市场供应：整根直通式太阳能热交换聚热装置从制作、成型、挤压、热压、镀膜等工艺，设备全部使用国产化，采用冷操作顺序式结构装配，装配方便，便于工业化生产。

6、使用寿命长、易安装、运行时工质循环利用，特别与建筑一体化时更彰显其优越性。每根直通式太阳能热交换聚热装置根据实际需要设计使用寿命15～25年，平时无需维护。使用时无论安装在阳台上、屋顶斜面，储热水箱可与直通式太阳能热交换聚热装置分离设置，无视觉污染

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是直通式太阳能热交换聚热装置采用双层透光管时结构示意图。

图2是直通式太阳能热交换聚热装置采用双层透光管时A-A剖面图。

图3是直通式太阳能热交换聚热装置采用双层透光管时B-B局部放大图。

图4是直通式太阳能热交换聚热装置采用单层透光管时结构示意图。

图5是直通式太阳能热交换聚热装置采用单层透光管时C-C剖面图。

图6是本发明多曲面金属热交换管为异形热交换管D-D断面图。

图7是本发明多曲面金属热交换管为异形热交换管E-E断面图。

图8是本发明设置有聚光反射板的F-F断面图。

图9是本发明直通透光管两端翻边热压成型G-G图。

图10是本发明直通透光管两端翻边热压成型H-H图。

图11是本发明直通透光管与金属卡环通过销钉固定I-I图。

具体实施方式

参照附图1～11，直通式太阳能热交换聚热装置包括直通透光管2、多曲面金属热交换管3、热交换管封头4、金属膨胀节5、吸附剂储环6、凹形间隔密封环7、金属卡环14、工质通道管11、金属盖板12、密封固定板13、卡式屏蔽罩1和抽真空接头8；

多曲面金属热交换管3两端焊接固定有热交换管封头4，工质通道管11与热交换管封头8相连，多曲面金属热交换管3上设置有金属膨胀节5，工质通道管11从金属盖板12中心穿过，工质通道管11与金属盖板12焊接密封，构成多曲面金属热交换组件，多曲面金属热交换组件整体套装于直通透光管2内；直通透光管2两端顺次安装有吸附剂储环6、凹形间隔密封环7和金属卡环14，密封固定板13将金属卡环14和金属盖板12密封通过密封脂、耐热胶、结构胶10与固定螺钉9配合锁紧。在直通透光管2的两端设置有卡式屏蔽罩1，并通过屏蔽罩抱箍16锁紧，卡式屏蔽罩1与直通透光管2和金属卡环14之间设置有密封胶圈15；抽真空接头8固定在卡式屏蔽罩1上，多曲面金属热交换管3与直通透光管2之间形成真空层。

所述的吸附剂采用市售干燥剂或消气剂等。

所述的直通透光管2采用市售高硼硅3.3玻璃管或其它低铁透光材料管，直通透光管2设置为圆形管、方形管、扁方形管等，具体可根据多曲面金属热交换管3的成型需求与其调整配套。直通透光管2采用膨胀系数低，热稳定性好，可见光透过率为92％，波长在360～400nm的紫外线透过率为90～92％，红外线的透过率为92％。直通透光管2的两端成型有若干个凹凸状环形沟槽，以便热膨胀时起到轴向伸缩消除膨胀量，另外起到与金属卡环14和卡式屏蔽罩1在安装时的固定作用，由于凹凸状环形沟槽不仅增加了接触面，又起到密封的作用，保证了使用寿命。

所述的直通透光管2采用双层透光管或单层透光管。所述的直通透光管2两端变形，设置有凹凸环状槽。所述的直通透光管2两端可向外翻边，并热压相熔后成法兰状。

所述的直通透光管2为双层透光管时，两端变形，设置有凹凸环状槽，内管凹凸环状可向里热压制成，外管凹凸环状可向外热压制成，也可根据需要热压成同向或反向，还可以将直通透光管2两端向外翻边，并热压相熔后成法兰状。通过设置在卡式屏蔽罩1上抽真空接头8，将透光管内管与透光管外管之间进行抽真空处理，同时在内管与外管之间的两端15～40mm处设置吸附剂储环6，以进一步提高双层透光管内部的真空度，更好的实现保温隔热的性能。

所述的直通透光管2为双层透光管时，内管与外管两端的凹凸曲面之间，设置有凹形间隔密封环7，便于保护吸附剂在热膨胀时受压挤出，同时起到利用密封胶进行结构性密封，金属卡环14从透光管两端内管的内侧与外管的外侧成密封状卡牢，必要时可以在直通透光管2和金属卡环14端面向下相对应的适当位置，通过螺钉或销钉固定连接，以便增加直通透光管2与金属之间的密封强度，同时为下一道工序同质化密封奠定了基础，很好的解决了玻璃与金属的密封。

金属卡环14内环面与透光管两端端面上均涂有耐热密封胶和无影结构胶，前者为市售736耐热胶，后者为MF新型密封脂或水晶玻璃无影结构胶，从而在结构上完成了对透光管与金属的胶接密封，确保透光管内管与外管之间的长期真空度，这种结构胶溶性连接是继热压封接工艺、低温玻璃焊料封接工艺和采用火焰溶封工艺、高频溶封工艺后的新型冷操作顺序式结构封装工艺。

所述的直通透光管2也可以是单层，与双层透光管只是在应用领域上的不同时，特别当使用工质为能在35℃～220℃的超导液时，为了降低生产成本，减少工时，简化原材料，可以使用单透光管，超导液可采用市售2-2超导介质(山东潍坊市华丰新产品研究所生产)、中/高温导热油等。所述的直通透光管2两端变形，设置有凹凸环状槽。

所述直通透光管2两端成型有2～16个直径为5mm～12mm的圆孔，用于安装固定螺钉，固定金属卡环14，防止在密封胶固化期间内金属卡环14与直通透光管2之间松动。

所述的凹形间隔密封环7是以金属环状设置在双层透光管两端外管的内侧与内管的外侧，或者设置在单层透光管内侧与多曲面金属热交换管之间，呈径向布置，以起到不同材质的间隔密封作用，并控制透光管与透光管、透光管与多曲面金属热交换管3之间的间隔距离。

所述的多曲面金属热交换管3采用多曲面金属热交换圆形管、多曲面金属热交换方形管、多曲面金属热交换扁形管、多曲面金属热交换半曲面管或其它多曲面金属热交换异形管，制成后的多曲面金属热交换管大大的消除了在100℃～350℃时的径向膨胀量。该多曲面金属热交换管3可以用型号为3A21的铝合金、铜、铜合金、不锈钢等其它耐腐蚀、强度高、导热率好的金属材料，采用挤压、扩孔、拉拔、液压工艺或其它先进工艺变形、成型完成。

所述的多曲面金属热交换管3径向外表面喷涂有太阳能选择性吸收涂层，其中太阳能选择性吸收涂层可以采用市售TXT-1太阳能选择性吸收涂料或钛基涂层，有效的提高了其聚热效率，变被动闷晒式吸热为主动吸热。

所述的金属膨胀节5可以设置于多曲面金属热交换管3端部，或设置于多曲面金属热交换管3中部或其它相应有效段部。减小多曲面金属热交换管3轴向应力，消除因温度过高后产生的多曲面金属热交换管3轴向膨胀量，确保金属盖板12、密封固定板13和卡式屏蔽罩1的原有密封效果，延长整管的使用寿命。

所述的金属盖板12套焊在工质通道管11进/出段上，以便使多曲面金属热交换管3与直通透光管2成同心设置，并有利于与密封固定板13结构胶溶性螺钉密封固定。

所述的卡式屏蔽罩1为两个半圆形径向成型有凹凸环形状的组件，卡式屏蔽罩1上部内侧面与密封固定板13通过螺钉9和结构胶密封固定，径向环面上的凹凸沟槽与直通透光管2外管两端径向设置的凹凸环形槽相对应，间隙内添置密封胶/条，采用卡式屏蔽罩1后能防止太阳光直射，因温度过高而损坏密封结构。必要时可另外增设散热孔或套头式水隔套，使直通式太阳能热交换聚热装置工作时两端温度降至180℃以下，防止结构胶过早老化，破坏本装置密封效果。

所述的金属盖板12、密封固定板13、卡式屏蔽罩1三者之间的间隙内均有可耐高温、耐高压的结构胶。结构胶可以耐高温650℃，耐蒸汽压力32mpa，可采用上海威能新材料技术有限公司研制的MF新型密封脂和736耐热胶或其它相对应的结构胶。

所述的吸附剂储环6内储存有吸附剂，是为了使直通透光管2与多曲面金属热交换管3，双层直通透光管外管与内管之间，在进行冷操作顺序式结构拼装时对抽真空后的残余气体起到干燥和消气的作用，使管内保持长期真空。

根据实际应用生产生活需要，本装置中多曲面金属热交换管内可以另外加装有内套管19。内套管19可利用市售钢塑管、金属管或非金属管，内套管19两端用管封头18密封，内套管19内可做成真空或填充绝热材料，内套管19与多曲面金属热交换管3之间留有间隙时，应设置有连接支撑筋17，支撑筋的端面与多曲面金属热交换管3内侧点焊连接，以增强多曲面金属热交换管3在受挤压时的抗压强度，内套管19与多曲面金属热交换管3之间形成薄壁工质流通层，虽然降低了多曲面金属热交换管3的容积，但根据热定律及毛细吸热原理，大大提高了换热速度。

在一定的应用环境下，多曲面金属热交换管3背光一侧与直通透光管2之间，设置有聚光反射板22，聚光反射板22通过连接筋21上的固定环吊装在多曲面金属热交换管3上。采用聚光反射板22后，能进一步扩大采光面积，提高管内温度。

Claims (10)

1.一种直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于包括直通透光管、多曲面金属热交换管、热交换管封头、金属膨胀节、吸附剂储环、凹形间隔密封环、金属卡环、工质通道管、金属盖板、密封固定板、卡式屏蔽罩和抽真空接头；

多曲面金属热交换管两端焊接固定有热交换管封头，工质通道管与热交换管封头相连，多曲面金属热交换管上设置有金属膨胀节，工质通道管从金属盖板中心穿过，工质通道管与金属盖板焊接密封，构成多曲面金属热交换组件，多曲面金属热交换组件整体套装于直通透光管内；直通透光管两端顺次安装有吸附剂储环、凹形间隔密封环和金属卡环，密封固定板将金属卡环和金属盖板密封固定，并通过耐热密封胶密封，在直通透光管的两端设置有卡式屏蔽罩，卡式屏蔽罩与直通透光管和金属卡环之间设置有密封胶圈；抽真空接头固定在卡式屏蔽罩上，多曲面金属热交换管与直通透光管之间形成真空层。

2.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的直通透光管采用双层透光管或单层透光管。

3.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的直通透光管两端变形，设置有凹凸环状槽。

4.根据权利要求3所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述直通透光管两端成型有2～16个直径为5mm～12mm的圆孔。

5.根据权利要求2所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的凹形间隔密封环是以金属环状设置在双层透光管两端外管的内侧与内管的外侧，或者设置在单层透光管内侧与多曲面金属热交换管之间，呈径向布置。

6.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的多曲面金属热交换管采用多曲面金属热交换圆形管、多曲面金属热交换方形管、多曲面金属热交换扁形管或其它多曲面金属热交换异形管。

7.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的多曲面金属热交换管径向外表面喷涂有太阳能选择性吸收涂层。

8.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述的金属膨胀节设置于多曲面金属热交换管端部，或设置于多曲面金属热交换管中部或其它相应有效段部。

9.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述多曲面金属热交换管内加装有内套管，内套管两端用管封头密封，内套管与多曲面金属热交换管之间留有间隙，设置有连接支撑筋，支撑筋的端面与多曲面金属热交换管内侧点焊连接。

10.根据权利要求1所述的直通式太阳能热交换聚热装置，其特征在于所述多曲面金属热交换管背光一侧与直通透光管之间，设置有聚光反射板，聚光反射板通过连接筋上的固定环吊装在多曲面金属热交换管上。

Images