CN103557615A - 一种内加转子的真空集热管装置 - Google Patents

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王泽鹏
吴文波
刘汉臣
李珂
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Abstract

本发明涉及一种内加转子的真空集热管装置，属于太阳能应用技术领域。该装置由真空集热管内管、真空集热管外管、转子、转轴、固定件、支撑件组成。转子通过固定件固定在转轴上，转轴通过支撑件固定在真空集热管内管当中，支撑件和真空集热管内管通过卡槽连接固定。导热流体冲击叶片带动叶片转动，形成管内涡流起到强化传热和防垢的作用。转轴为空心，减轻装置重量。转子、转轴、固定件和支撑件采用合金或者耐高温的高分子材料制成。通过转子的扰流作用破坏边界层，强化集热管内管与导热流体的对流换热，提高导热流体出口温度，防止管内结垢，流动阻力小。

Description

一种内加转子的真空集热管装置
所属技术领域
本发明涉及一种内加转子的真空集热管装置，特别是涉及到一种应用于槽式太阳能集热管的管内强化传热和防垢装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
节能减排是当今社会的主题，太阳能的利用和发展也一直受到社会各界的关注。槽式太阳能是最早完成商业化运行的太阳能中高温集热装置，相比于塔式和蝶式太阳能集热装置，它具有成本低，环境影响小，效率高，易维护等有点，因而应用前景最为广阔。
槽式太阳能集热装置主要由反射镜，真空集热管，储能装置三大部分组成，其中最能代表其技术水平的是真空集热管。目前对槽式太阳能集热效率的优化研究主要集中在如何汇聚光线上，实际中影响整个系统最终集热效果的因素有很多，其中很重要的一点就是真空集热管内管与导热流体的换热效率。实际测试表明正常工作情况下真空集热管的热损失占到整个槽式太阳能系统总热损失的30%左右，而且随着集热温度的升高真空集热管的热损失还会进一步提高。在太阳光汇聚技术日臻完善的今天，设法提高真空集热管的内管与管内介质的换热效率，就成为了提高整个系统最终集热效率的新突破口。另外管内防垢也是目前急需解决的一大问题，对于设计使用年限为20年的槽式太阳能系统而言，内管垢层的出现会大大影响管内的换热效果，特别是使用熔融盐作为导热流体的系统，内垢层会严重降低换热效率了。然而对集热管的清洁十分麻烦，会对整个系统的正常运行产生很大的影响。
发明内容
为了解决现有真空集热管换热效率低，管内有结垢现象的问题，根据场协同理论，本发明提供一种成本低，安装简单，用于强化管内换热和强防垢的装置，该装置由转子、转轴、固定件和支撑件组成。通过在集热管内管中添加转子，使内管中产生涡流来破除边界层达到强化换热和防垢的目的。
为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种内加转子的真空集热管装置由真空集热管内管、真空集热管外管、转子、转轴、固定件、支撑件组成。转子通过固定件固定在转轴上，转轴通过支撑件固定在真空集热管内管当中，支撑件和真空集热管内管通过卡槽连接固定。导热流体冲击叶片带动叶片转动，形成管内涡流起到强化传热和防垢的作用。转子由空心轴和特殊形状叶片组成，叶片全部左旋，转子分段通过固定件固定于转轴上，每段的转子数目为5个，每个转子长度为200毫米。分段和转子长度的选择可以保证转子在不同流速下的正常转动。根据目前市场上通用的真空集热管的内径70毫米和49毫米设计65毫米和44毫米的叶片外径，外径与集热管内径差为5毫米。该叶片外径可以同时起到破坏边界层强化传热和防垢的作用。转轴为空心，减轻装置重量，并由支撑件固定于真空集热管内管中。转子、转轴、固定件和支撑件采用合金或者耐高温的高分子材料制成。
本发明的有益效果是，强化集热管内管与导热流体的对流换热，提高导热流体出口温度，防止管内结垢，流动阻力小。
附图说明
图1是本发明安装结构图。
图2是转子结构正视图。
图3是转子结构侧视图。
图中：1.真空集热管内管，2.真空集热管外管，3.转子，4.叶片，5.空心轴，6.转轴，7.固定件，8.支撑件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明具体的实施方法：
参照图1至图3，本发明一种内加转子的真空集热管装置由真空集热管内管（1）、真空集热管外管（2）、转子（3）、转轴（6）、固定件（7）、支撑件（8）组成。转子（3）通过固定件（7）固定在转轴（6）上，转轴（6）通过支撑件（8）固定在真空集热管内管（1）当中，支撑件（8）和真空集热管内管（1）通过卡槽连接固定。导热流体冲击叶片（4）带动叶片（5）转动，形成管内涡流起到强化传热和防垢的作用。

Claims (5)

1.本发明一种内加转子的真空集热管装置由真空集热管内管（1）、真空集热管外管（2）、转子（3）、转轴（6）、固定件（7）、支撑件（8）组成，其特征在于：转子（3）通过固定件（7）固定在转轴（6）上，转轴（6）通过支撑件（8）固定在真空集热管内管（1）当中，支撑件（8）和真空集热管内管（1）通过卡槽连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种内加转子的真空集热管装置，其特征在于：转子（3）由空心轴（5）和特殊形状叶片（4）组成，叶片（4）全部左旋，转子分段通过固定件（7）固定于转轴（6）上，每段的转子（3）数目为5个，每个转子（3）长度为200毫米。
3.根据权利要求1所述的一种内加转子的真空集热管装置，其特征在于：转轴（6）为空心，减轻装置重量，并由支撑件（8）固定于真空集热管内管（1）中。
4.根据权利要求1所述的一种内加转子的真空集热管装置，其特征在于：导热流体冲击叶片（4）带动叶片（5）转动，形成管内涡流起到强化传热和防垢的作用。
5.根据权利要求1所述的一种内加转子的真空集热管装置，其特征在于：转子（3）、转轴（6）、固定件（7）和支撑件（8）采用合金或者耐高温的高分子材料制成。
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