CN103162445A - 一种中高温太阳能真空集热管 - Google Patents

Abstract

一种中高温太阳能真空集热管。采用单端固定的三层同心套管结构，外管是一端封闭的玻璃管，内管是一端封闭的中空直管（管材可采用玻璃或陶瓷或金属），内管之内增加一根中空回流直管以形成流体通道，并且为了增加流通量采用左右两侧对称布置来增加流道横截面积，在外层玻璃管和内层直管之间抽真空以减少热损失；这种集热管采用单端封接，简化了封接工艺。并且此集热管特别适用于氮气作为传热介质，可以应用于更高的工作温度，而运行和维护费用低，且安全环保。

Description

一种中高温太阳能真空集热管

技术领域

本发明涉及一种新型结构的中高温太阳能真空集热管，使用温度可高达 450℃。 

背景技术

目前，国内外高温太阳能真空集热管多采用直通式内外层同心直管结构，外管是玻璃管，内管是金属管（用于流通传热介质），内外管之间被抽成真空用于减少热量流失，中空内管的外表面还覆盖有选择性吸收涂层。为了补偿升温后玻璃管与内管之间由于热膨胀造成的明显尺寸差异，尤其是在轴向上的尺寸差异，所以在进行封接时内外管的两端都必须采用复杂结构进行连接，例如可阀合金和波纹管等以补偿尺寸差异；这类高温集热管中流动的传热介质通常是熔盐/熔融钠、高温油、水蒸汽等，所以内管必须采用昂贵的耐高压、耐腐蚀的不锈钢等材料。这类集热管的不足是：1、内、外管的封装工艺复杂，材料成本和加工成本高，可靠性低；2、当太阳能光热系统因维护需要更换高温集热管时，必须停止部分或整体系统的运行，导致维护的时间和成本高；3、使用的传热介质危险性高，一旦泄露易造成安全事故和环境污染，导致安全成本和维护成本居高不下；4、目前此类集热管的核心技术，如选择性吸收涂层、封装材料和工艺、专用高温流体泵等均掌握在少数国外公司手中。 

发明内容

为了克服现有的太阳能集热管的不足, 本发明提供一种新型结构的中高温太阳能真空集热管，采用单端固定和密封，简化了封装工艺，避免了直通式集热管的复杂且不可靠的内管与玻璃外管之间的封接弊端，提高了可靠性，降低了成本，并且便于维护；同时由于本实用新型特别适合采用的传热介质为氮气，极大的提高了生产、运行过程中的安全，并且对环境无危害，进一步降低了生产和维护成本，同时避免了对国外核心技术的依赖。 

本发明采用的技术方案是：采用三层同心管结构，外层管是一端封闭的玻璃管，内层是一端封闭的中空直管（管材可以为玻璃或陶瓷或金属），在内管内增加了一根中空的直管（可以是金属或陶瓷或玻璃管）作为回流管，外管、内管的非封闭端都固定在一个连接头组件上，并进行封接；内管的外表面覆盖有高吸收率低发射率的选择性吸收涂层体系，传热介质从入口流入内管，沿着内管与回流管之间的环形空间流动，到内管的封闭端后流入回流管，随后沿着回流管流动从出口流出；内管和外管之间抽真空，以减少热损失；此集热管由于在流体流动中有回流的结构，使用液体的传热介质时会有压力或流速损失，因此本集热管适用多种传热介质，特别适合采用氮气作为传热介质，氮气可以补偿弯头等造成的压力损失，并更有利于高温应用，而且安全环保。 

本发明的有益效果是：1、采用单端固定和封接，完全避免了内、外管之间由于不同材料和不同温差以及轴向长度较长形成的轴向明显线膨胀差异，使封接工艺过程更简单可靠，整体制造成本降低。2、特别适合采用氮气作为传热介质，可使集热管的使用温度大大提高，对内管材料的要求降低，让成本明显下降，并且由于氮气安全无毒，生产使用过程中更加安全环保，易于安装和维护。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图1中：（1）外管，（2）内管，（3）涂层体系，（4）回流管，（5）弹性U型环，（6） 入口接头，（7）传热介质，（8）连接头组件，（9）出口接头，（10）抽真空接头组件。 

Claims (2)

1.一种中高温太阳能真空集热管，其特征是：采用单端固定的三层同心套管结构，并采用左右两侧对称布置以增加流道截面积；外管是一端封闭的玻璃管，内管是一端封闭的中空直管（材料可以为玻璃或陶瓷或金属），内管之内增加一根中空的回流管（材料可以为玻璃或陶瓷或金属），在外层玻璃管和内层中空直管之间抽真空；这种集热管的左右两端都采用完全相同的单端封接，简化了封接工艺。

2.根据权利要求1所述的中高温太阳能真空集热管，其扩展特征是：可以制作成左、右两侧的长度不一致的非对称结构，直至可以取消一侧的单边形式。

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