CN105258362A - 一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架 - Google Patents

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杜淼
郝雷
赵旭山
杨海龄
于庆河
米菁
王笑静
余航
张子楠
李世杰
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Abstract

本发明属于太阳能光热利用技术领域，特别涉及一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架。所述保持支架包括绝热连接件、吸气材料放置槽和盖片，盖片固定于吸气材料放置槽表面，绝热连接件与吸气材料放置槽相焊接。将该保持支架应用于太阳能中高温真空集热管时，保持支架固定于波纹管内端面；其中，绝热连接件用于连接吸气材料放置槽与波纹管内端面，吸气材料放置槽用于放置吸气材料，盖片固定于吸气材料放置槽表面，用于固定吸气材料，盖片表面的圆孔促进集热管环形空间游离态的氢气向吸气材料处扩散。使用所述保持支架后，太阳能中高温真空集热管的真空度长达20年保持在10-1Pa量级以下。

Description

一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架
技术领域
本发明属于太阳能光热利用技术领域，特别涉及一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架。
背景技术
太阳能中高温真空集热管是太阳能聚光集热发电的关键部件，其由表面制备吸热涂层的金属内管、玻璃外管以及两端补偿膨胀量差异的波纹管组成，金属内管与玻璃外管之间形成真空环形空间。真空集热管在长期应用过程中，金属内管的导热介质容易发生裂解产生游离态的氢，通过氢渗进入真空环形空间，导致环形空间真空度降低，热损升高，集热管集热效率下降。
吸气材料是用来获得和维持真空，能有效地吸着某些气体分子的制剂，分为蒸散型吸气材料和非蒸散型吸气材料。蒸散型吸气材料也称为扩散性或闪烧型，需要把吸气金属加热后蒸散出来，形成吸气薄膜。蒸散型吸气材料通常以钡、锶、镁、钙为主体材料，包括钡铝镍吸气剂和掺氮吸气剂。钡铝镍吸气剂广泛用于各类功率发射管、振荡管、摄像管、显像管和太阳能集热管等器件中。非蒸散型吸气材料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，目前常以锆为主体。在太阳能中高温真空集热管中使用的吸气剂对氢的吸收能力与温度相关，随着温度升高吸气容量下降。因此，对真空集热管中使用的吸气材料，应该有效控制其工作温度。
WO2004063640A1公开了一种吸气剂支撑组件，其中，吸气材料放置于与钢管隔开的槽中。该组件的缺点为在集热管工作期间，热量可从钢管传导至槽中，导致吸气材料被加热，降低了吸气材料的性能。另外，由于钢管表面焊接了吸气材料放置槽，导致封接难度增加。
CN200910204472.8公开了一种吸气剂保持装置，该保持装置包括用于在保持装置内支撑吸气材料的柔性支撑件和用于保护吸气材料免受太阳辐射的外壳。该装置的缺点是将吸气材料放置于波纹管与可伐合金的连接处，容易在集热管封装过程中由于焊接导致局部温度过高，吸气材料失效。另外，由于吸气材料位于集热管两端，增加了氢气的扩散自由程，降低了吸气效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架，具体技术方案如下：
一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架，所述保持支架由包括绝热连接件1、吸气材料放置槽2和盖片3，所述盖片3固定于吸气材料放置槽2表面，绝热连接件1与吸气材料放置槽2相焊接。
进一步地，所述绝热连接件1的长度为5～40mm，包含一段形状为直型、台阶型、弧形或异形的结构，由热传导系数小于20W/m·K的材料制成。
进一步地，所述绝热连接件1由厚度为0.1～1.5mm的不锈钢片制成，方便其与波纹管4、吸气材料放置槽2之间的焊接。
进一步地，所述吸气材料放置槽2由金属凹槽构成，根据吸气材料的尺寸，凹槽宽度设置为1.0～15mm，根据吸气材料的放置数量，凹槽深度设置为1.0～10mm，为了减少辐射光的照射所导致的吸气材料温度的升高，该凹槽由表面抛光材料制成。
进一步地，所述凹槽由单面抛光钢板冲压而成。
进一步地，所述盖片3由表面抛光材料制成，表面根据吸气材料的尺寸冲压10～50个直径为1.0～12mm的圆孔。
进一步地，所述盖片3由单面抛光钢板冲压而成。
一种太阳能中高温真空集热管，包括金属内管7、玻璃外管8和波纹管4，如上所述的保持支架固定于波纹管内端面5，其中，绝热连接件1用于连接吸气材料放置槽2与波纹管内端面5，并保证吸气材料放置槽2与金属内管7、玻璃外管8、波纹管4均有一定距离，防止后三者与吸气材料放置槽2之间的直接热传导；吸气材料放置槽2用于放置吸气材料；盖片3固定于吸气材料放置槽2表面，用于固定吸气材料，盖片3表面的圆孔促进集热管环形空间游离态的氢气向吸气材料处扩散。
使用所述保持支架后，太阳能中高温真空集热管的真空度长达20年保持在10-1Pa量级以下。
本发明的有益效果为：本发明所述支架能够固定于波纹管内端面，易于装配，方便焊接，可有效防止金属内管的热量向吸气材料传导；保持支架本身的高反射特性还能将多余的聚集光线反射出去，防止聚集光线加热吸气材料。
附图说明
图1是本发明实施例1中保持支架的剖面图；
图2是本发明实施例2中保持支架的剖面图；
图3是本发明的盖片的顶视图；
图4是本发明连接到波纹管的局部剖面图。
1-绝热连接件，2-吸气材料放置槽，3-盖片，4-波纹管，5-波纹管内端面，6-波纹管外端面，7-金属内管，8-玻璃外管。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明所述的一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架，包括绝热连接件1、吸气材料放置槽2和盖片3。所述绝热连接件1将吸气材料放置槽2固定于波纹管内端面5，并防止热量从金属内管7向吸气材料放置槽2传导。绝热连接件1由厚度为0.1～1.5mm的不锈钢片制成，长度为30mm，其中含有直径为10mm的半圆弧，可有效增加热传导距离，防止热量从波纹管传导至吸气材料。所述吸气材料放置槽2的深度为6mm，宽度为10mm，可在其中放置约110片吸氢材料。所述盖片3固定于吸气材料放置槽2表面，起到固定吸气材料的作用，其表面冲压20个直径为6mm的圆孔，该圆孔能方便集热管环形空间游离态的氢气向吸气材料处扩散，从而被吸收。使用该吸气材料保持支架的太阳能中高温真空集热管在使用过程中，真空度可长期(20年)保持在10-1Pa量级以下，具有良好的真空保持性能。
实施例2
如图2所示，本发明所述的一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架，包括绝热连接件1、吸气材料放置槽2和盖片3。所述绝热连接件1将吸气材料放置槽2固定于波纹管内端面5，并防止热量从金属内管7向吸气材料放置槽2传导。绝热连接件1由厚度为0.1～1.5mm的不锈钢片制成，长度为30mm，其中含有高为10mm的台阶，可有效增加热传导距离，防止热量从波纹管传导至吸气材料。所述吸气材料放置槽2的深度为3mm，宽度为6mm，可在其中放置约50片吸氢材料。所述盖片3固定于吸气材料放置槽2表面，起到固定吸气材料的作用，其表面冲压30个直径为4mm的圆孔，该圆孔能方便集热管环形空间游离态的氢气向吸气材料处扩散，从而被吸收。使用该吸气材料保持支架的太阳能中高温真空集热管在使用过程中，真空度可长期(20年)保持在10-1Pa量级以下，具有良好的真空保持性能。

Claims (9)

1.一种太阳能中高温真空集热管用吸气材料保持支架，其特征在于，所述保持支架由包括绝热连接件(1)、吸气材料放置槽(2)和盖片(3)，所述盖片(3)固定于吸气材料放置槽(2)表面，绝热连接件(1)与吸气材料放置槽(2)相焊接。
2.根据权利要求1所述的保持支架，其特征在于，所述绝热连接件(1)的长度为5～40mm，包含一段形状为直型、台阶型、弧形或异形的结构，由热传导系数小于20W/m·K的材料制成。
3.根据权利要求2所述的保持支架，其特征在于，所述绝热连接件(1)由厚度为0.1～1.5mm的不锈钢片制成，方便其与波纹管(4)、吸气材料放置槽(2)之间的焊接。
4.根据权利要求1所述的保持支架，其特征在于，所述吸气材料放置槽(2)由金属凹槽构成，宽度为1.0～15mm，深度为1.0～10mm，由表面抛光材料制成。
5.根据权利要求4所述的保持支架，其特征在于，所述凹槽由单面抛光钢板冲压而成。
6.根据权利要求1所述的保持支架，其特征在于，所述盖片(3)由表面抛光材料制成，表面冲压10～50个直径为1.0～12mm的圆孔。
7.根据权利要求6所述的保持支架，其特征在于，所述盖片(3)由单面抛光钢板冲压而成。
8.一种太阳能中高温真空集热管，包括金属内管(7)、玻璃外管(8)和波纹管(4)，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的保持支架固定于波纹管内端面(5)，其中，绝热连接件(1)用于连接吸气材料放置槽(2)与波纹管内端面(5)，并保证吸气材料放置槽(2)与金属内管(7)、玻璃外管(8)、波纹管(4)均有一定距离，防止后三者与吸气材料放置槽(2)之间的直接热传导；吸气材料放置槽(2)用于放置吸气材料；盖片(3)固定于吸气材料放置槽(2)表面，用于固定吸气材料，盖片(3)表面的圆孔促进集热管环形空间游离态的氢气向吸气材料处扩散。
9.根据权利要求8所述的太阳能中高温真空集热管，其特征在于，使用所述保持支架后，太阳能中高温真空集热管的真空度长达20年保持在10-1Pa量级以下。
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