CN101776339A - 采用金属吸热管的真空集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用金属吸热管的真空集热管，它包括玻璃外管(2)和其中的金属吸热管(5)，玻璃外管(2)通过熔接接头(13)与金属吸热管(5)相连，以避免其外围的玻璃外管外端因受应变力过大而开裂。另外，因设在金属吸热管(5)内的工质流出管(10)外面还包裹着一层绝热材料(11)，从而避免了被太阳加热的工质热量散到工质流动层(18)。由于本发明的真空集热管采用了金属材料作为玻璃外管内的吸热管，并且还利用绝热材料防止工质的热量向其它部位散发，从而使其能承受较高的温度和压力，也方便把其直接连接在载热工质的循环管路上，也很适合用于聚光型中温集热器中。
Description
所属领域 本发明涉及一种太阳能真空集热管，特别是采用金属吸热管的真空集热管。
背景技术 一般真空吸热管采用由玻璃外管和玻璃内管构成的全玻璃结构，这种结构在太阳能热水器等低温太阳能利用中是很适合的，但在采用槽形反光镜进行聚光的中温太阳能利用中，用玻璃内管作为吸热管便难以承受更高的温度和压力。
发明目的 本发明的目的是提供一种采用金属吸热管的真空集热管，不仅能承受更高的温度和压力，而且还很方便的把其连接在载热工质的循环管路当中。
为实现上述目的，本发明的采用金属吸热管的真空集热管包括玻璃外管和其中的金属吸热管，玻璃外管的一端为密封端，在露出玻璃外管的金属吸热管外侧设有侧面的工质进入管和中心位置的工质流出管，插入玻璃外管中的金属吸热管的内端为密闭结构，并通过弹簧卡子将内端支撑在玻璃外管的内表面，玻璃外管的另一端与金属吸热管外侧所套的熔接接头熔接相连，该熔接接头与金属吸热管隔开一定的间隙、其外侧形成收缩段后与金属吸热管焊接相连，让玻璃外管与金属吸热管之间形成真空夹层；在工质流出管外面包裹一层绝热材料后套上中层管，然后把中层管的内端与其中的工质流出管的内端焊接相连，再把带有工质流出管的中层管插进金属吸热管内、并让中层管的外端与金属吸热管的外端焊接相连，让中层管与外围的金属吸热管之间形成工质流动层，该工质流动层与金属吸热管外侧的工质进入管相连通。
在真空集热管的具体结构中，金属吸热管上所套的熔接接头经一个过渡折环再与焊接在金属吸热管上的收缩段相连。在所述插入玻璃外管内的熔接接头的内端加工出一圈尖型的较密排列的梳形齿。在所述的各梳形齿上再形成一或二道向外的毛刺或弧形凸起。
为改善载热工质进入金属吸热管的流动特性。所述的工质进入管沿切线方向连接在金属吸热管上，或者让金属吸热管的外端经蜗壳与其中的中层管的外端相连，工质进入管沿切线方向连接在蜗壳上。
为改善载热工质在金属吸热管内的流动特性，在所述的工质流动层中设有排列成环状的导流片，各导流片焊接在中层管上，这种环状排列的导流片在中层管上按一定的间隔排列成若干组。
本发明还可采用另外的方法把真空集热管抽成真空，在真空集热管被装在集热器组中的各集热器上后，在各真空集热管的过渡折环外侧设有一抽气管，各抽气管再分别与所设的总抽气管连通，当用气泵从总抽气管的出气端抽完气后，该出气端随即被密封。
由于采用金属材料作为真空集热管的吸热管，让吸热管能承受更高的温度和压力，从而使本发明的这种真空集热管能较好的用于聚光型太阳能集热器当中，也可把其直接连接在载热工质的循环管路上，以便能从集热器中获得更多的太阳能。
附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明
图1是本发明采用金属吸热管的真空集热管结构剖视图。
图2是图1中带梳形齿的熔接接头放大剖视图。
图3是沿图1中A-A线的剖视图
图4是金属吸热管通过蜗壳与工质进入管相连接的结构剖视图。
图5是沿图4中B-B线的剖视图。
具体实施方式 本发明采用金属吸热管的真空集热管结构如图1所示，包括玻璃外管2和其中的金属吸热管5，玻璃外管2的一端为密封端，插入玻璃外管2中的金属吸热管5的内端也为密闭结构，并通过弹簧卡子3将内端支撑在玻璃外管2的内表面，在露出玻璃外管的金属吸热管5外侧设有侧面的工质进入管9和中心位置的工质流出管10。玻璃外管2的另一端与金属吸热管5外侧所套的熔接接头13熔接相连，该熔接接头与金属吸热管隔开一定的间隙、其外侧形成收缩段16后与金属吸热管5焊接相连，使玻璃外管与金属吸热管之间形成真空夹层4。让玻璃外管2通过熔接接头13与金属吸热管5相连，可让玻璃外管所包裹的熔接接头因离开金属吸热管5一定的间隙，使熔接接头13所受的冷热膨胀变化相应变弱，以避免其外围的玻璃外管2外端因受应力过大而开裂。为了进一步减少熔接接头13的胀膨变化，图1中金属吸热管5上所套的熔接接头还经一个过渡折环14后再与焊接在金属吸热管5上的收缩段16相连。不仅如此，为让玻璃外管2外端与金属的熔接接头13在熔接时有一个过渡段，在插入玻璃外管2内的熔接接头13的内端还加工出一圈尖型的较密排列的梳形齿17。如有必要，也可如图2所示，在各梳形齿17上再形成一或二道向外的毛刺15(或弧形凸起，图中未画)，以增加与玻璃外管外端的熔合接触面积，尽可能防止玻璃外管的开裂。
由于工质流出管10设在金属吸热管5的中心，实际中为防止被太阳加热了的工质热量向外散出，在工质流出管10的外面要先包裹一层绝热材料11后再套上外面的中层管6，然后把中层管的内端与其中的工质流出管10的内端焊接相连在一起，之后，再把带有工质流出管的中层管6插进金属吸热管5内，并让中层管6的外端与金属吸热管5的外端焊接相连，让中层管6与外围的金属吸热管5之间形成工质流动层18。在中心位置设置工质流出管10后，工质进入管9便设在了金属吸热管5的外部侧面，让其与金属吸热管内的工质流动层18相连通。
因金属吸热管内工质流动层18的径向尺寸较小，为改善从工质进入管9流进的载热工质的流通特性，如图3所示，工质进入管9是沿切线方向连接在金属吸热管5上的。在图4和图5的进一步改进中，金属吸热管5的外端还经一个蜗壳8与其中的中层管6的外端相连，工质进入管9沿切线方向连接在蜗壳8上。工质进入管9这样设置后，由于工质从工质进入管9进入工质流动层18时，会让工质绕中层管6的外围旋转流动前行，为让工质能保持这种流动特性，以便让外围的金属吸热管5所受的热应力更为均衡，在工质流动层18中设有排列成环状的导流片7，各导流片焊接在中层管6上，并且，这种环状排列的导流片在中层管6上按一定的间隔排列成若干组。
本发明的真空集热管可以象全玻璃集热管那样在玻璃外管的端部进行真空抽气，但在把本发明的这种集热管装在集热器组中的各集热器上面后，也可在各真空集热管1的过渡折环14外侧设有抽气管20，并把各抽气管分别与所设的总抽气管(未画)连通，这样，因集热器组中的各真空集热管已经与总抽气管接通，只要用气泵从总抽气管的出气端抽完气后，随后把出气端进行密封，就可完成对各真空集热管的真空抽气。若干年后当总抽气管内的真空度降低时，还可再用气泵重新抽气，以便让集热器组中的真空集热管仍能保持较好的绝热性能。
Claims (8)
1.一种采用金属吸热管的真空集热管，包括玻璃外管(2)和其中的金属吸热管(5)，玻璃外管(2)的一端为密封端，在露出玻璃外管的金属吸热管(5)外侧设有侧面的工质进入管(9)和中心位置的工质流出管(10)，其特征在于：插入玻璃外管(2)中的金属吸热管(5)的内端为密闭结构，并通过弹簧卡子(3)将内端支撑在玻璃外管(2)的内表面，玻璃外管(2)的另一端与金属吸热管(5)外侧所套的熔接接头(13)熔接相连，该熔接接头与金属吸热管隔开一定的间隙、其外侧形成收缩段(16)后与金属吸热管(5)焊接相连，让玻璃外管(2)与金属吸热管(5)之间形成真空夹层(4)；在工质流出管(10)外面包裹一层绝热材料(11)后套上中层管(6)，然后把中层管的内端与其中的工质流出管(10)的内端焊接相连，再把带有工质流出管的中层管(6)插进金属吸热管(5)内、并让中层管(6)的外端与金属吸热管(5)的外端焊接相连，让中层管与外围的金属吸热管之间形成工质流动层(18)，该工质流动层与金属吸热管外侧的工质进入管(9)相连通。
2.根据权利要求1所述的真空集热管，其特征在于：金属吸热管(5)上所套的熔接接头(13)经一个过渡折环(14)再与焊接在金属吸热管上的收缩段(16)相连。
3.根据权利要求1或2所述的真空集热管，其特征在于：在所述插入玻璃外管(2)内的熔接接头(13)的内端加工出一圈尖型的较密排列的梳形齿(17)。
4.根据权利要求3所述的真空集热管，其特征在于：在所述的各梳形齿(17)上再形成一或二道向外的毛刺(15)或弧形凸起。
5.根据权利要求1所述的真空集热管，其特征在于：所述的工质进入管(9)沿切线方向连接在金属吸热管(5)上。
6.根据权利要求1所述的真空集热管，其特征在于：金属吸热管(5)的外端经蜗壳(8)与其中的中层管(6)的外端相连，工质进入管(9)沿切线方向连接在蜗壳(8)上。
7.根据权利要求1、4、5或6所述的真空集热管，其特征在于：在所述的工质流动层(18)中设有排列成环状的导流片(7)，各导流片焊接在中层管(6)上，这种环状排列的导流片在中层管上按一定的间隔排列成若干组。
8.根据权利要求2所述的真空集热管，其特征在于：在真空集热管(1)被装在集热器组中的各集热器上后，在各真空集热管的过渡折环(14)外侧设有一抽气管(20)，各抽气管再分别与所设的总抽气管连通，当用气泵从总抽气管的出气端抽完气后，该出气端随即被密封。
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| CN102654321A (zh) * | 2011-03-03 | 2012-09-05 | 汤宝田 | 防爆真空集热管 |
| CN113108482A (zh) * | 2016-12-26 | 2021-07-13 | 中国科学院近代物理研究所 | 太阳能吸热器、太阳能集热系统及太阳能发电系统 |
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