CN105135719A - 高性能真空保温套管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光热发电技术领域，公开了一种新型高性能真空保温套管。该新型高性能真空保温套管包括：外管；内管，内外管之间设置为真空；置于内外管之间的屏蔽层，该屏蔽层具有高反射性，用于大幅度降低真空管的辐射导热损失。本发明的新型高性能真空保温套管有更低的固体导热损失；由于采用多层高反射性的屏蔽层结构，大幅度降低黑体辐射热损失；且通过采用真空结构，进一步降低了保温管气体导热损失，有效提高了保温性能。此外，套管内真空度可长期维持在较低水平，从而确保其绝热质量的稳定。

Description

高性能真空保温套管

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电系统技术领域，特别涉及一种新型高性能真空保温套管。

背景技术

美国能源部2005年题为“太阳能利用对于基础研究的需求”的报告，反映了参与美国能源部研讨会的200名代表美国和其他各国的学术界、国家实验室和行业科学家的集体共识。根据这项报告，现在全世界使用的能源约为4.1×10²⁰焦耳/年，相当于峰值发电量为十三万亿瓦特(13TW＝13x10¹²W)的发电设施连续(运营系数为100％)发电一年所产生的能量。报告预测，到2050年，世界需要相当于20TW连续发电能力(相当于100TW的太阳能光伏或无储能的光热发电设备)的新添加能源。为了满足这一需求，该报告分析了所有现有的能源解决方案，其中包括碳中性能源-使用固碳技术的化石燃料及核能源，和可再生能源-水电、潮汐和海洋、地热、风能和太阳能，得出结论认为太阳能是唯一能够可持续性地提供这一需求的可行选择。太阳能热发电技术由于具有低成本储能的可能性，可平稳上网发电，且设备生产耗能少，可利用现有大部分能源设施，资源浪费少，是最可能大规模替代化石能源的新能源方案。

然而，太阳能光热发电的大规模应用有赖于进一步提高系统的光-热-电转换效率，从而实现发电成本与传统电网平价。为了更有效的利用太阳光能量，提高光热转换效率，必须尽可能的减小能量损失。

太阳能热发电技术中，通过管路保温有效地降低传热工质输运过程中的管网热损失非常重要，管路保温效果不佳将对光热发电系统效率造成致命后果。因此，太阳能光热发电系统的管路保温成为整个系统的关键，它直接影响光热电转化效率和发电成本的经济性。

目前现有光热系统的管路主要采用传统保温材料或新型气凝胶保温材料进行保温。传统保温材料应用较为广泛，成本较低，但保温效果较差；新型气凝胶保温产品的保温性能比传统保温材料好2-3倍，但售价普遍较高；而现有的真空封装绝热材料(VIP)不能应用于100℃以上。因此，目前尚未出现一种普适性的，性价比较高的保温产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的高性能真空保温套管。具有更高的保温性能、更稳定的绝热质量和更低的制作成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种新型的高性能真空保温套管，包括：外管；内管，内外管之间设置为真空，真空度小于10^-2pa；置于内外管之间的屏蔽层，该屏蔽层具有高反射性，用于大幅度降低真空管的辐射导热损失。

优选地，内管为金属管或玻璃管。

优选地，内管设置波纹节，用于缓解热应力造成的变形或炸裂等问题。

优选地，内管通过变径与外管连接。

优选地，屏蔽层为高反射性的薄膜。

优选地，高反射性的屏蔽层为表面敷设铝膜的玻璃管、表面敷设铝膜的PI或铝板。

优选地，屏蔽层为1-6层。

优选地，外管为透明壳体。

优选地，外管通过真空抽嘴抽真空。

优选地，管内填制蒸散型和非蒸散型吸气剂以维持真空保温套管的真空度。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：具有良好的高温绝热效果，大幅降低高温管道的传热损失，实测导热率为3mW/(m·k)350℃，仅为现有最佳非真空绝热材料的1/10，而现有的真空封装绝热材料(VIP)不能应用于100℃以上，保温性能也差一倍左右。通过选用常规、廉价材料，简化、高效的流水线生产，降低真空绝热套管的产品成本。管内真空度可长期维持在较低水平，从而确保其绝热质量的稳定。具有灵活的产品配置，根据实际需求，生产多种国标或特殊管径规格的真空保温套管，而且安装简单。

附图说明

图1是本发明的新型高性能真空保温套管实施例的剖视结构示意图；

图2是本发明的新型高性能真空保温套管实施例的平面结构示意图；

图3是本发明的新型高性能真空保温套管实施例的实验数据图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

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的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

参见图1，为该新型高性能真空保温套管实施例的剖视结构示意图。该新型高性能真空保温套管包括：一个外管1，该外管1为玻璃或金属管；一个内管3，该内管3采用玻璃管或金属管，内管3设置有波纹节4以缓解热应力造成的损伤，且内外管之间设置为真空，真空度选择小于10^-2pa，本实施例中，真空度为10^-4pa；还有置于内外管之间的屏蔽层2，该屏蔽层具有高反射性，用于大幅度降低真空管的辐射导热损失。该新型高性能真空保温套管的屏蔽层采用玻璃管或不锈钢管，在玻璃管或不锈钢管表面涂覆一层高反射性的铝膜，或者直接采用高性能铝板作为屏蔽层以减小热辐射损失。

参见图2，为该新型高性能真空保温套管实施例的平面结构示意图。该新型高性能真空保温套管的内管3采用金属或玻璃材质，在内管一端设置为一段波纹节4，该波纹节可用于缓解热应力，避免保温管长期热冲击条件下出现的变形或炸裂现象。在内管3上设有两个可伐7，此外，该保温管的内管两端设置一段变径5，用于将内外管进行连接形成套管，该变径采用不同型号的玻璃管，在高温下进行封接。该新型高性能真空保温套管通过真空抽嘴6抽真空，进一步降低气体导热损失，从而提高保温管的绝热性能。

真空保温套管等效为具有一定厚度的保温绝热材料，具有良好的保温效果。参见图3，为该新型高性能真空保温套管实施例的实验数据。真空保温结构的导热系数在350℃时为2.5mW/m.K，仅为目前国际市场具有最好保温性能气凝胶产品导热系数的1/10。

进一步的，本发明在真空管内填充吸气剂，管内真空度可长期维持在较低水平，从而确保其绝热质量的稳定。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种真空保温套管，其特征在于，包括：

外管；

内管，内外管之间设置为真空，真空度小于10^-2pa；

置于内外管之间的屏蔽层，该屏蔽层具有反射性，用于降低真空管的辐射导热损失。

2.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述内管为金属管或玻璃管。

3.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述内管设置波纹节。

4.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述内管通过变径与外管连接。

5.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述屏蔽层为反射性的薄膜。

6.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述屏蔽层为表面敷设铝膜的玻璃管、表面敷设铝膜的PI或铝板。

7.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述屏蔽层为1-6层。

8.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述外管为透明壳体。

9.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述外管通过真空抽嘴抽真空。

10.根据权利要求1所述的真空保温套管，其特征在于，所述管内填制蒸散型和非蒸散型吸气剂以维持真空保温套管的真空度。