CN1018436B - 螺纹复合管式太阳能集热管板及制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺纹复合管式太阳能集热管板及制法。它是用一条宽的和一条窄的薄铝带分别放在一根稍长的薄壁铜管两边，用异型轧辊滚压一次成型为带有铝肋的螺纹复合管式集热板，而且在集热板的两端都留出一小段未经滚压的圆铜管作为集热板上下端部的连接管。该集热管板既消除了铜铝之间的热阻和管内壁的腐蚀问题，而且提高了管内壁对流体的换热系数，提高了整个集热板的热转换效率。这种结构工艺简单，一次成型，易于大规格生产，可提高工效和降低成本。

Description

本发明涉及一种新结构的太阳能高效集热管板及制备方法，适用于太阳能热利用领域中各种平板集热器和一些真空管集热器。

太阳能集热器中的关键部件是集热管板。目前国内外的集热管板结构已有多种类型。最初是将金属管绑扎在金属薄板上，这种管板之间存在空隙，热阻很大，传热效果差。以后发展到特薄铜板与铜管焊成一体，或用铝材挤压成带肋的集热管，这可消除管板结合处的热阻。薄铜板作为肋片要比铝的传热性能好，但铜的价格比铝贵。若全用铝材做成管板，还应考虑管内的防腐措施。80年代国外采用铜管与铝板复合结构的太阳能集热条，解决了热阻和防腐两个问题。我国也引进了此项技术，但其加工过程较为复杂。首先将一根很长而成卷的铜管放在两条相同宽度的成卷铝带之间，经过连续滚压，形成复合扁带。再把其中被压扁的铜管用高压空气吹胀起来，使其内孔呈菱形或其他孔形，管的两旁形成铝肋。按照需要的长度把复合管截断。再在其两端截口处用锡焊上一小段铜质的正交联管，作为上下端部的连接管。因此工序较多，成本增高。有时大捆成卷的优质铜管还不易购取。另一方面这种结构的太阳能集热条仍未考虑到如何增大传热面积和提高管内壁与流体工质之间的换热系数。这项数值也是提高整个集热管板性能的重要内容。

本发明的目的就是为了设计加工出一种新的太阳能集热管板结构，既可消除管板结合处的热阻和管内腐蚀问题，又能增大传热面积和提高管内壁与流体工质之间的换热系数，大大改善了整个集热管板的热效率，同时还简化全套集热管板的制作工艺，使其易于建立自动化生产线，为大批量生产和降低成本开辟新的途径。

本发明提供的螺纹复合管式太阳能集热管板及其制备方法是将一条宽的薄铝带和另一条窄的薄铝带分别放在一根薄壁铜管的两边，用异型配套模具和滚挤方法将铝带与铜管复合起来，形成具有铝肋片的螺纹复合管板。管的内外壁都呈螺纹状，作为集热肋片的宽薄铝带和作为紧箍压片的窄薄铝带相互搭接处也都复合起来，在螺纹管左右两旁的铝肋上都呈现出一条扣紧齿槽。在滚挤加工过程中，集热管板的两端都预先留出一小段光滑的圆铜管，作 为集热管板的上下端部的连接管。全部加工完成后的集热管板，可根据实际要求在管板的表面上镀以优质的选择性吸收涂层。

下面结合附图详细描述本发明所涉及的螺纹复合管式太阳能集热管板及其制备方法：

附图1-2是螺纹复合管式太阳能集热管板的正面图及其侧面图。附图3-4是这种集热管板的加工模具及滚挤设备的正面图和其剖面图。图中（1）为上部连接管，（2）为扣紧齿槽，（3）为下部连接管，（4）为螺纹管，（5）为宽薄铝带，（6）为薄壁铜管，（7）为窄薄铝带，（8）为螺锥杆，（9）为螺锥头，（10）为上夹模，（11）为下夹模。

其加工过程是：

1.首先根据集热器实际需要而截出长度相等的宽薄铝带（5）和窄薄铝带（7）各一条，以及一根薄壁铜管（6），铜管（6）的长度大于铝带（5）和（7）的长度。凡要滚挤复合的铝带和铜管的表面都应经过打磨和清洁处理;

2.先将铝带（5）、（7）分别滚压带有半圆槽，再将铝带（5）和（7）接长度方向沿铜管（6）的轴向方向分别放置在铜管（6）的上下两边，铜管（6）的两端各有一小段露出在铝带（5）和（7）的外边。从图1的侧面图上还可看到，以铜管（6）的圆心为基准来说，在铜管（6）左右两旁作为集热肋片的铝带（5）和作为紧箍压片的铝带（7）所留出的宽度以铜管（6）轴线左右对称;

3.把配置妥当的铝带（5）和（7）及铜管（6）经滚压整形，使铜管（6）左右两旁的铝带（5）和（7）相互搭接处扣紧起来，并呈现出扣紧齿槽（2）;

4.如图2所示，用带有内螺纹的上夹模（10）和下夹模（11），将上述扣紧中间夹有铜管（6）的铝带（5）、（7）夹在上、下夹模中间，并用安装在螺锥杆（8）前端的螺锥头（9），在铜管（6）内旋转前进，使铝带（5）和（7）与铜管（6）被滚挤复合成一整体。管的内外壁都呈螺纹状，以构成螺纹管（4），在螺纹管（4）的两旁都有铝带（5）形成的肋片。铜管（6）露出在铝带（5）和（7）的部分，仍保持圆管形状，以构成上部连接管（1）和下部连接管（3）。

本发明的螺纹复合管式太阳能集热管板及其制备方法具有以下的显著特点和效果：

1.根据实际需要，先截成一定长度的薄铝带和圆铜管，通过滚挤加工成型为带有铝肋片和铜内衬的螺纹复合管式太阳能集热管板，铝带与铜管接触处完全密合，消除了其间的热阻，而且铜管有抗腐作用，延长了集热管的使用寿命;

2.螺纹复合管的外壁呈螺纹状，增加了铝肋片对铜管的传热面积。螺纹管的内壁也呈螺纹状，增加了管内壁对流体工质的传热面积，而且易于使管内流体形成紊流，提高了换热系数。这都可使整个集热管板的热转换效率大为改善;

3.加工成型的集热管板两端都带有一小段光滑的圆铜管，作为集热管上下端部的连接管，便于直接用高温焊接在集热器的汇流管上，不但简化了集热器的加工过程，而且提高了集热器的耐压水平，消除了集热器管接头处的泄漏点和由于热胀冷缩所引起接头处发生裂缝的隐患;

4.这种结构简单，制备方法方便，易于实现加工过程自动化，提高产品质量和性能，使产品富有市场竞争能力;

5.这种螺纹复合管式太阳能集热管板还可用作为其他换热器中的热交换管，如冷凝管，采暖片和散热片等，具有广泛的用途。

本发明在具体实施中其结构尺寸可根据实际需要而定，作为一般常用的太阳能集热器的部件，其大体尺寸数值如下：

1.作为集热肋片的宽薄铝带（5）：

长度L＝1200-2000毫米

宽度W＝100-120毫米

厚度G＝0.5-0.6毫米

2.作为紧箍压片的窄薄铝带（7）：

长度L＝1200-2000毫米

宽度B＝铜管直径+20毫米

厚度G＝0.5-0.6毫米

3.作为内衬的薄壁铜管（6）：

外径Φ＝14-20毫米

长度＝铝带长度+40-80毫米

壁厚＝0.5毫米

4.上下端部连接管（1）和（3）的

外径φ＝14-20毫米

壁厚＝0.5毫米

长度F＝20-40毫米

5.经过滚压成型后的螺纹管（4）的壁厚在0.7毫米左右。

Claims (2)

1、一种螺纹复合管式太阳能集热管板的制备方法包括将两条铝带及放在两条铝带之间的铜管用滚压方法复合成一整体，

其特征在于：

(1)根据集热器实际需要而截出长度相等的宽薄铝带(5)和窄薄铝带(7)各一条，以及一根薄壁铜管(6)，铜管(6)的长度大于铝带(5)和(7)的长度，

(2)先将铝带(5)、(7)分别滚压带有半圆槽，再将铝带(5)和(7)按长度方向沿铜管(6)的轴向方向分别放在铜管(6)的上下两边，铜管(6)的两端各有一小段露出在铝带(5)和(7)的外边，在铜管(6)左右两旁作为集热肋片的铝带(5)和作为紧箍压片的铝带(7)所留出的宽度以铜管(6)轴线左右对称；

(3)把配置妥当的铝带(5)和(7)及铜管(6)经过外部整形加工，在铜管(6)左右两旁的铝带(5)和(7)相互搭接处被扣紧起来，并在铝带上呈现出扣紧齿槽(2)；

(4)用带有内螺纹的上夹模(10)和下夹模(11)，将上述扣紧中间夹有铜管(6)的铝带(5)、(7)夹在上、下夹模中间，并用安装在螺锥杆(8)前端的螺锥头(9)，在铜管(6)内旋转前进，使铝带(5)和(7)与铜管(6)被滚挤复合成一整体，管的内外壁都呈螺纹状，以构成螺纹管(4)，螺纹管(4)的两旁都有铝带(5)形成的肋片，铜管(6)露出有铝带(5)和(7)的部分，仍保持圆管形状，以构成上部连接管(1)和下部连接管(3)；

2、一种螺纹复合管式太阳能集热管板，由一段铜管，放置在铜管两旁并与铜管紧密复合连成一体的铝带和与铜管两端焊成一体的上、下连结管组成，其特征在于太阳能集热管板被复合在铝带内的铜管的内外壁均呈螺纹状，作为集热肋片的铝带（5）和作为紧箍压片的铝带（7）和薄壁铜管（6）紧密复合成一整体，并且在铜管两端都预先留出一小段圆铜管作为集热管板上下两端的连接管（1）和（3）。

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