CN102141312A - 全玻璃真空直通集热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种本相对较低、吸收效果好、寿命长、耐中温、耐一定压力的新型全玻璃真空直通集热管。它包括真空封装的玻璃外管和玻璃内管，两者间设有支撑件；所述玻璃内管上设有太阳能选择性吸收涂层，玻璃外管上设有增透膜；在支撑件处设有吸气装置。

Description

全玻璃真空直通集热管

技术领域

本发明涉及一种全玻璃真空直通集热管。

背景技术

面临能源危机和环境问题，很多国家制定了太阳能研究与发展计划，使太阳能利用有了很大的发展。

目前真空太阳集热管的分类有多种，按吸热体分类可分为金属吸热体真空管和玻璃吸热体真空管。玻璃吸热体真空管主要有全玻璃真空管和内插热管式或U型管式全玻璃真空管，金属吸热体真空管主要有热管式真空管、直流式真空管、储热式真空管和U型管式真空管等，这些真空管的工作温度大都在100℃以下，主要是提供热水。这种单端封口的直插式设计，优点是工艺简单，加工方便，缺点是加热采用微循环方式，不能满足有较大大的透平压力要求的领域使用。

直通式真空太阳集热管，不同于传统的全玻璃真空管和热管式真空管，是一种新型太阳能集热元件。目前相关直通集热管的专利文献有很多，其基本结构都是以金属管作为吸热管，外罩透明玻璃外管，而管之间为真空绝热空间，管两端为金属连接头，通过可伐合金进行玻璃与金属的热熔封接，或者以粘合剂密封，为了补偿升温后的金属管与玻璃外管的线性膨胀导致不同产生的应力，在金属管或玻璃外管上连接膨胀节。

从上述专利文献中的理论技术方案看应该实施起来时比较容易，国内有多家公司和研究机构在研究开发直通式真空管，大都处于研发的起步阶段，无一成功商品化和产业化，其关键问题是由于金属管与玻璃外管的两种材料的膨胀导致不同，在膨胀收缩频繁的交替动态应力变化中真空密封容易破坏。这给金属与玻璃外管之间的真空密封提出了很高的制作精度技术要求。

这种玻璃-金属直通集热管主要应用于高温光热发电领域，成本相当昂贵，目前实现玻璃-金属直通式真空管产业化的只有德国的SCHOTT公司和以色利SOLEL公司(原LUZ公司)，产品已经批量应用于美国和西班牙的太阳能槽式发电站。这两家公司拥有多项技术专利，特别是在玻璃-金属熔封、太阳能选择性吸收涂层和真空维持等方面进行了长期的研究，多次了进行改进，具有独特的技术特点。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种本相对较低、吸收效果好、寿命长、耐中温、耐一定压力的新型全玻璃真空直通集热管。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全玻璃真空直通集热管，它包括真空封装的玻璃外管和玻璃内管，两者间设有支撑件；所述玻璃内管上设有太阳能选择性吸收涂层，玻璃外管上设有增透膜；在支撑件处设有吸气装置。

所述玻璃内管的内表面设有拉筋。

所述玻璃内管与玻璃外管封口处采用与玻璃内管同样材质的熔封玻璃管，距离封口超过30cm处用玻璃法兰与波纹管或可伐合金制作的膨胀节连接。

所述玻璃外管一侧加装尾管，尾管设有保护套。

所述太阳能选择性吸收涂层由内向外依次为粘结层、红外发射层、热阻挡层、吸收层、减反层。

所述吸气装置为蒸散型吸气剂层和非蒸散型吸气剂层。

所述蒸散型吸气剂为钡铝镍吸气剂层；非蒸散型吸气剂为锆钒铁型吸气剂层。

所述支撑件包括贴近内管的是非闭合的环形不锈钢条带和支撑架，支撑架中间与环形不锈钢条带点焊后两端与外管内壁接触。

该集热管采用内管直通式，包括有玻璃内管、玻璃外管构成的玻璃真空管、以内管为基体的太阳能选择性吸收涂层、以外管为基体的增透膜、蒸散型吸气剂和非蒸散吸气剂相结合及尾尖加固措施等结构。

所述内管直通式是内管内表面在玻璃管生产时做拉筋处理，外管封口处采用与内管同样材质的玻璃管，距离封口处超过30cm处可用玻璃法兰与波纹管或可伐合金制作的膨胀节连接，然后再用玻璃法兰与另一端的外管玻璃相连，封口需采用专用封口机对两端玻璃直接封口，这样内管受热膨胀时，经做拉筋处理的内管，减少线性膨胀量，并且封口处外管与内管采用同样材质，线热膨胀系数一致，内管升温后的膨胀量由外管用玻璃法兰连接的可伐合金制作的膨胀节或波纹管补偿，而经封口处一段外管缓慢降温后，选用的玻璃法兰与玻璃线热膨胀系数基本一致，可有效解决玻璃-金属引起的膨胀系数不一致造成破裂或漏气问题，另外管通过在一侧加装尾管，进行专用排气台高温排气，然后刹尾管，且加装尾管保护套。内外管采用两个环形不锈钢支撑件进行支撑。

所述太阳能选择性吸收涂层是能够耐中高温、高效吸收、低反射率的膜系，包括粘结层、红外发射层、热阻挡层、吸收层、减反层等。

所述吸气剂采用蒸散型和非蒸散型相结合。蒸散型吸气剂以钡、锶、镁、钙为主体材料，典型蒸散型吸气剂常用的有钡铝镍吸气剂和掺氮吸气剂，推荐采用的蒸散型吸气剂采钡铝镍吸气剂，即能充分发挥作用，又能有效控制成本；非蒸散型吸气剂不需要把吸气金属蒸散出来，通过对吸气金属表面激活使其具有吸气能力而是。目前常以锆为主体。是体积型的吸气剂(涂层型)，它分为单质体积型、合金体积型、大比表面积型三种。它们适于应用在不能使用膜吸气的场合。例如：器件体积很小，无合适的蒸散沉膜表面，怕漏电和怕引入寄生电容的器件以及工作温度高的器件等均不能用蒸散型吸气剂。一般把它制成片状或带状，典型非蒸散型吸气剂常用的有：锆铝16、锆钒铁和锆石墨等，推荐采用锆钒铁型吸气剂。

所述外管增透膜，指在外管表面通过镀膜方式镀一层增透性质的膜层，提高外管透射比，推荐使用水溶-凝胶技术，操作方便，成本较低。

所述环形不锈钢支承件材料一般采用SUS304、301、202、201等材料，考虑放气量和弹性要求，推荐使用SUS301，结构为贴近内管的是非闭合的环形不锈钢条带，支架中间与环形条带点焊后两端与外管内壁接触，为增加支承件弹性，支撑件弯曲度通过模拟计算，既增大内外管支撑接触面，又增加支撑件力度，实现对内外管有效支撑。

本发明的有益效果是：结构简单，成本较低，吸收效果好，寿命长，可以耐中温、耐一定压力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A向横截面视图；

图3为图1的支撑件位置图。

其中，1玻璃内管，2太阳能选择性吸收涂层，3玻璃外管，4增透膜，5非蒸散型吸气剂层，6支撑架，7环形不锈钢条带，8蒸散型吸气剂层，9保护套，10波纹管或膨胀节，11拉筋，12熔封玻璃管，13玻璃法兰。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

图1、图2中，它包括真空封装的玻璃外管3和玻璃内管1，两者间设有支撑件；所述玻璃内管1上设有太阳能选择性吸收涂层2，玻璃外管3上设有增透膜4；在支撑件处设有吸气装置。

所述玻璃内管1的内表面设有拉筋11。

所述玻璃内管1与玻璃外管3封口处采用与玻璃内管1同样材质的熔封玻璃管12，距离封口超过30cm处用玻璃法兰13与波纹管或膨胀节10连接。

所述玻璃外管3一侧加装尾管，尾管设有保护套9。

所述太阳能选择性吸收涂层2由内向外依次为粘结层、红外发射层、热阻挡层、吸收层、减反层。

所述吸气装置为蒸散型吸气剂层8和非蒸散型吸气剂层5。

所述蒸散型吸气剂层8为钡铝镍吸气剂；非蒸散型吸气剂层5为锆钒铁型吸气剂。

所述支撑件包括贴近玻璃内管1的是非闭合的环形不锈钢条带7和支撑架6，支撑架6中间与环形不锈钢条带7点焊后两端与外管内壁3接触。

Claims (8)

1.一种全玻璃真空直通集热管，它包括真空封装的玻璃外管和玻璃内管，两者间设有支撑件；其特征是，所述玻璃内管上设有太阳能选择性吸收涂层，玻璃外管上设有增透膜；在支撑件处设有吸气装置。

2.如权利要求1所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述玻璃内管的内表面设有拉筋。

3.如权利要求1或2所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述玻璃内管与玻璃外管封口处采用与玻璃内管同样材质的熔封玻璃管，距离封口超过30cm处用玻璃法兰与波纹管或可伐合金制作的膨胀节连接。

4.如权利要求3所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述玻璃外管一侧加装尾管，尾管设有保护套。

5.如权利要求1所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述太阳能选择性吸收涂层由内向外依次为粘结层、红外发射层、热阻挡层、吸收层、减反层。

6.如权利要求1所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述吸气装置为蒸散型吸气剂层和非蒸散型吸气剂层。

7.如权利要求6所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述蒸散型吸气剂为钡铝镍吸气剂层；非蒸散型吸气剂为锆钒铁型吸气剂层。

8.如权利要求1所述的全玻璃真空直通集热管，其特征是，所述支撑件包括贴近内管的是非闭合的环形不锈钢条带和支撑架，支撑架中间与环形不锈钢条带点焊后两端与外管内壁接触。

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