CN102980316A - 一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，属于太阳能热利用技术领域。所述真空太阳集热管包括内玻璃管、外玻璃管及玻璃对接管，内玻璃管和外玻璃管套在一起且呈偏心设置，一端密闭且呈半球形，另一端采用环形熔封，它们之间抽真空，外玻璃管设有反射铝镜面，内玻璃管镀有选择性吸收涂层，内玻璃管中间对接玻璃对接管以形成玻璃热管，且玻璃对接管为冷凝段，与玻璃对接管封接的内玻璃管半球形部分及靠近半球形部分为蒸发段，内玻璃管半球形部分留有蒸发段排气封离嘴，内玻璃管半球形端部固定吸气剂。本发明大大缩短了热水循环路径，不但热交换效率高，管内的水也能得到利用，而且避免因内玻璃管过长，热水循环不畅造成内玻璃管破裂的问题。

Description

一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管

技术领域

本发明涉及太阳能热利用技术领域，特别涉及一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管。

背景技术

众所周知，全玻璃真空太阳集热管整体像一个拉长的暖水瓶胆，具体由两根套装在一起的内玻璃管与外玻璃管组成，内玻璃管与外玻璃管之间抽成真空，在内玻璃管的外表面沉积太阳选择性吸收表面、涂层或膜系并构成吸热体，以此将太阳光能转换为热能，加热内玻璃管内的传热流体。

现有技术一

全玻璃真空集热管中的内玻璃管与外玻璃管同心设置，全玻璃真空集热管采用单端开口的设计，其一端的内玻璃管和外玻璃管采用环形熔封，另一端是密闭半球形，且设有带吸气剂的弹簧卡子，吸热体内玻璃管半球形支承在外玻璃管半球形端形成热膨胀的自由端，缓冲工作时会引起全玻璃真空集热管开口端部的热应力。尽管，这种真空集热管的结构可将气体对流和传导而引起的热损失降到了最低程度，具有集热效率高且保温好，一年四季可连续运行等优点；但是，此种全玻璃真空管在应用上存在若干问题，其中最主要的问题就是真空管内存水过多，造成真空管内的水升温缓慢，进而使整个系统循环速度变慢，由于真空管中的热水无法完全取出，所以当真空管管径越粗、真空管管长越长时，更多的水无法取出，致使系统的集热效率降低。

现有技术二

基于此，本申请人设计出一种全玻璃真空集热管，其中，内玻璃管与外玻璃管偏心设置，由于内玻璃管比较细，可以使水在比较小的空间内循环，从而实现了真空管集热器热启动快，集热效率高，热水利用率高等特性。但是，由于内玻璃管细长，当水箱内水温较高时(80℃以上)，内玻璃管下端水不容易循环，不但热交换效率减低，管内的水也不能得到利用，而且造成真空管下部的热量蓄积，当蓄积到一定程度后，热能喷涌而出，对内玻璃管造成反复的冲击，时间长了，内玻璃管就会导致疲劳破损，致使内玻璃管炸裂。

发明内容

为了解决现有技术二存在的热交换效率减低，管内的水不能得到利用的问题，以及真空管下部的热量蓄积，致使内玻璃管炸裂的问题，本发明实施例提供了一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管。所述技术方案如下：

一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，包括内玻璃管、外玻璃管及玻璃对接管，所述内玻璃管和所述外玻璃管套在一起且呈偏心设置，所述内玻璃管和所述外玻璃管的一端密闭且呈半球形，所述内玻璃管和所述外玻璃管的另一端采用环形熔封，所述内玻璃管和所述外玻璃管之间抽真空并形成真空夹层，所述外玻璃管内壁背阳光面设有反射铝镜面，所述内玻璃管外壁镀有选择性吸收涂层，所述内玻璃管中对接所述玻璃对接管，以形成具有传热工质密闭空间的玻璃热管，且所述玻璃对接管为冷凝段，与所述玻璃对接管封接的内玻璃管的半球形部分及靠近半球形部分为蒸发段，所述内玻璃管半球形部分留有蒸发段排气封离嘴，所述内玻璃管半球形端部固定吸气剂。

进一步地，所述外玻璃管内壁背阳面设有半圆形反射铝镜面。

进一步地，所述内玻璃管中对接的所述玻璃对接管长度大于等于20厘米，所述玻璃对接管圆头部分位于内玻璃管内部。具体地，所述支撑件的数量为两个，并且分别设置在所述内玻璃管的两侧，且距离所述内玻璃管端部0.5米处。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术二，本发明实施例所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，通过内玻璃管中间对接一个玻璃对接管，组成具有传热工质的密闭空间以形成玻璃热管，内玻璃管半球形部为蒸发段，玻璃对接管为冷凝段，并通过内玻璃管外壁镀的选择性吸收涂层吸收太阳辐射能量，由于内玻璃管上部可以装少量水，装水容量少于内管体积，玻璃热管把热量传给内管里的水，大大缩短了热水循环路径，不但热交换效率高，管内的水也能得到利用，而且避免因内玻璃管过长，热水循环不畅造成内玻璃管破裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的聚光全玻璃热管式真空太阳集热管的整体结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中各符号表示含义如下：

1.外玻璃管，2.内玻璃管；3.选择性吸收涂层；4.真空夹层；5.蒸发段；6.蒸发段排气封离嘴；7.冷凝段；8.支撑件9.吸气剂；10.传热工质；11.密闭空间；12.玻璃对接管；13.反射铝镜面；14.烤消镜面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，包括内玻璃管2、外玻璃管1及玻璃对接管12，所述内玻璃管2和所述外玻璃管1套在一起且呈偏心设置，所述内玻璃管2和所述外玻璃管1的一端密闭且呈半球形，所述内玻璃管2和所述外玻璃管1的另一端采用环形熔封，所述内玻璃管2和所述外玻璃管1之间抽真空并形成真空夹层4，真空夹层4用以实现真空集热管的隔热保温，所述外玻璃管1的内壁设有反射铝镜面13，从而增加了真空太阳能集热管的集热面积，并减少了玻璃管的反射损失，具体地，所述反射铝镜面13采用镀膜方式内置于外玻璃管1内壁，长度方向均布，横截面方向呈半圆形均布即180度弧度均布所述内玻璃管2外壁镀有选择性吸收涂层3，使得入射的光线经外玻璃管1的内壁反射后汇集在内玻璃管2，被选择性吸收涂层3吸收，增加了所述真空太阳集热管对太阳能辐射的吸收，提高了所述真空太阳集热管的热量，所述内玻璃管2中对接着所述玻璃对接管12，以形成具有传热工质10密闭空间11的玻璃热管，并进行去应力处理，其中，所述玻璃对接管12为冷凝段7，与所述玻璃对接管12封接的内玻璃管2的半球形部分及靠近半球形部分为蒸发段5，所述内玻璃管2半球形部分留有蒸发段排气封离嘴6，所述内玻璃管2半球形端部固定着吸气剂9。

其中，本实施例中，内玻璃管2半球形部留有蒸发段排气尾管，对玻璃热管进行抽真空处理，抽真空到5×10^-2Pa，然后冲入可以抗冻并无毒无害的传热工质10，然后可以进行封离，进而形成蒸发段排气封离嘴6。然后，把内玻璃管2放进镀膜设备，在内玻璃管2外壁镀制太阳选择性吸收涂层3。然后，内玻璃管2半球形端部固定吸气剂9，与外玻璃管1套装在一起。

本发明实施例具有加工工艺简单，适合大规模生产，得到热量更高的优点。

相比现有技术二，如图1所示，本发明实施例所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，通过内玻璃管2中间对接一个玻璃对接管12，组成具有传热工质10的密闭空间11以形成玻璃热管，内玻璃管2半球形部为蒸发段5，玻璃对接管12为冷凝段7，并通过内玻璃管2外壁镀的选择性吸收涂层3吸收太阳辐射能量，由于内玻璃管2上部可以装少量水，装水容量少于内玻璃管2体积，玻璃热管把热量传给内管里的水，大大缩短了热水循环路径，不但热交换效率高，管内的水也能得到利用，而且避免因内玻璃管2过长，热水循环不畅造成内玻璃管2破裂的问题。

相比现有技术一，如图1所示，本发明实施例所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，采用内玻璃管2与外玻璃管1偏心设置，由于内玻璃管2比较细，可以使水在比较小的空间内循环，从而实现了真空管集热器热启动快，集热效率高，热水利用率高的特性。

进一步地，如图1所示，所述外玻璃管1半球形部内置烤消镜面14。通过设置烤消镜面14，可以吸收工作过程中玻璃内壁释放的气体，尤其是水汽。

具体地，如图1所示，所述内玻璃管2长度略短于所述外玻璃管1，如图2所示，所述内玻璃管2直径也小于所述外玻璃管1直径。

如图2所示，由于内玻璃管2与外玻璃管1直径相差很大，内玻璃管2中间对接一个玻璃对接管12，至少二分之一的内玻璃管2内是密闭空间11，不贮存水，使得所述真空太阳集热管相对单位的容水量对应的集热面积大大增加，从而提高了集热器的启动速度，也提高了热水利用率，降低了炸管几率。

具体地，如图1所示，所述内玻璃管2中对接的所述玻璃对接管12长度大于等于20厘米，所述玻璃对接管12圆头部分位于内玻璃管2内部。

进一步地，如图1所示，所述真空太阳集热管还包括支撑件8，所述支撑件8用以支撑所述内玻璃管2。

具体地，如图2所示，所述支撑件8的数量为两个，并且分别设置在所述内玻璃管2的两侧，且距离所述内玻璃管2端部0.5米处。

当然，本领域普通技术人员可以理解，支撑件8的数量没有限制，只要满足支撑功能即可。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，其特征在于，包括内玻璃管、外玻璃管及玻璃对接管，所述内玻璃管和所述外玻璃管套在一起且呈偏心设置，所述内玻璃管和所述外玻璃管的一端密闭且呈半球形，所述内玻璃管和所述外玻璃管的另一端采用环形熔封，所述内玻璃管和所述外玻璃管之间抽真空并形成真空夹层，所述外玻璃管内壁背阳面设有反射铝镜面，所述内玻璃管外壁镀有选择性吸收涂层，所述内玻璃管中对接所述玻璃对接管，以形成具有传热工质密闭空间的玻璃热管，且所述玻璃对接管为冷凝段，与所述玻璃对接管封接的内玻璃管的半球形部分及靠近半球形部分为蒸发段，所述内玻璃管半球形部分留有蒸发段排气封离嘴，所述内玻璃管半球形端部固定吸气剂。

2.根据权利要求1所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，其特征在于，所述外玻璃管内壁背阳面设有180度弧度反射铝镜面。

3.根据权利要求1所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，其特征在于，所述内玻璃管中对接的所述玻璃对接管长度大于等于20厘米，所述玻璃对接管圆头部分位于内玻璃管内部。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，其特征在于，所述真空太阳集热管还包括支撑件，所述支撑件用以支撑所述内玻璃管。

5.根据权利要求4所述聚光全玻璃热管式真空太阳集热管，其特征在于，所述支撑件的数量为两个，并且分别设置在所述内玻璃管的两侧，且距离所述内玻璃管端部0.5米处。

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