CN105716304A - 一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管 - Google Patents

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米菁
郝雷
于庆河
杜淼
刘晓鹏
蒋利军
王树茂
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Abstract

一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，是将不锈钢镀膜内管(7)套入玻璃外管(4)内，玻璃外管两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环(2)，合金环(2)与膨胀补偿器(1)采用焊接方式形成真空腔体；在膨胀补偿器(1)中装有透氢材料(5)和长效吸气剂(6)；在不锈钢镀膜内管(7)内壁上，制备有阻氢涂层(8)，在不锈钢镀膜内管(7)外壁上制备有吸热涂层(10)；在玻璃外管(4)外壁上制备有增透膜(3)，在玻璃外管(4)一侧的内壁上制备有反射膜(9)。采用独特的锥形膨胀补偿器，进一步降低了波纹管部分的壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。本产品耐高温、高压，最高使用温度为700℃，可承受2Mpa以上的压力，应用广泛，维护方便。

Description

一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管
技术领域
本发明涉及一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，该种集热管是将不锈钢镀膜内管(7)套入玻璃外管(4)内，玻璃外管两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环(2)，合金环与膨胀补偿器(1)采用焊接方式形成真空腔体；在膨胀补偿器(1)中装有透氢材料(5)和长效吸气剂(6)；在不锈钢镀膜内管(7)内壁上，制备有阻氢涂层(8)，在不锈钢镀膜内管(7)外壁上制备有吸热涂层(10)；在玻璃外管(4)外壁上制备有增透膜(3)，在玻璃外管(4)一侧的内壁上制备有反射膜(9)。其特征在于采用独特的锥形膨胀补偿器，进一步降低了波纹管部分的壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。在集热管上加装真空测量装置，方便随时测量管体真空度。在管端部增加透氢材料，更加有效地保持管体真空，在集热管非聚光面一侧的玻璃外管内壁制备有反射层，能够增加太阳光到达不锈钢镀膜内管的数量，最终提高真空集热管整体的集热效率。本产品耐高温、高压，最高使用温度为700℃，可承受2Mpa以上的压力，应用广泛，维护方便。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，人们对能源的需求日益增加。太阳能槽式热发电成了人们关注的热点。高温太阳能真空集热管是槽式太阳能电站的核心组件，得到了人们的广泛研究。目前真空管主要存在一下三个问题。首先，膨胀补偿器影响集热管的集热效率。目前的安装方式有内装和外装两种，无论哪种方式在保证补偿量不变的前提下进一步减小膨胀补偿器的长度都能够进一步提高集热管的热效率。其次，集热管的失效主要是由于真空泄漏造成，如果能方便快捷的检测管内真空度的变化，将为真空管的维护和更换提供方便。最后，在集热管使用过程中，不锈钢内管等组件会产生并释放气体(主要是氢气)，若能够有效地吸收并排出管内的氢气，无疑将大大提高真空管的使用寿命和集热效率。
发明内容
本发明的目的是实现一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，可以进一步降低了壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。能够增加太阳光到达不锈钢镀膜内管的数量，最终提高真空集热管整体的集热效率。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，是将不锈钢镀膜内管7套入玻璃外管4内，玻璃外管两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环2，金属-玻璃封接合金环2与膨胀补偿器1采用焊接方式形成真空腔体；在膨胀补偿器1中装有透氢材料5和长效吸气剂6；在不锈钢镀膜内管7内壁上，制备有阻氢涂层8，在不锈钢镀膜内管7外壁上制备有吸热涂层10；其特征在于在玻璃外管4外壁上制备有增透膜3，在玻璃外管4非聚光面一侧的内壁上制备有反射膜9；所述膨胀补偿器1为锥形膨胀补偿器。
锥形膨胀补偿器可以进一步降低了波纹管部分的壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。在管端部增加透氢材料，更加有效地保持管体真空，在集热管非聚光面一侧的玻璃外管内壁制备有反射层，能够增加太阳光到达不锈钢镀膜内管的数量，最终提高真空集热管整体的集热效率。
在金属-玻璃直封式太阳能高温集热管中，所述膨胀补偿器1是由竖直直形管式盖端12和锥形金属波纹管13连接组成，并且竖直直形管式盖端12的中部与锥形金属波纹管13的尾部相通，锥形金属波纹管13的尾部为小头，竖直直形管式盖端12的两端分别与玻璃外管相通，并且其一端连接有真空测量装置11，透氢材料5是装在竖直直形管式盖端12中，长效吸气剂6是装在锥形金属波纹管13中。在集热管上加装真空测量装置，方便随时测量管体真空度。
在金属-玻璃直封式太阳能高温集热管中，所述锥形金属波纹管13的锥形金属波纹管锥度为1∶5～1∶10，波纹管壁厚为：0.1～0.3mm。
在金属-玻璃直封式太阳能高温集热管中，所用透氢材料5为钯及其合金。
在金属-玻璃直封式太阳能高温集热管中，所用透氢材料5为片状，厚度为0.5mm～2mm。
本发明的技术效果：
锥形膨胀补偿器可以进一步降低了波纹管部分的壁厚和长度，增加了集热管的有效吸收面积，同时减小了散热面积。在管端部增加透氢材料，更加有效地保持管体真空，在集热管非聚光面一侧的玻璃外管内壁制备有反射层，能够增加太阳光到达不锈钢镀膜内管的数量，最终提高真空集热管整体的集热效率。在集热管上加装真空测量装置，方便随时测量管体真空度。
附图说明
图1为本发明太阳能真空集热管结构示意图
图2为本发明太阳能真空集热管膨胀补偿器及相关组件示意图
具体实施方式
本发明的太阳能真空集热管的具体实施方式如图1所示，是将不锈钢镀膜内管7套入玻璃外管4内，玻璃外管两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环2，金属-玻璃封接合金环2与膨胀补偿器1采用焊接方式形成真空腔体；在膨胀补偿器1中装有透氢材料5和长效吸气剂6；在不锈钢镀膜内管7内壁上，制备有阻氢涂层8，在不锈钢镀膜内管7外壁上制备有吸热涂层10；在玻璃外管4外壁上制备有增透膜3，在玻璃外管4一侧的内壁上制备有反射膜9。
使用时，集热介质在不锈钢内管7中流动，内管内壁的阻氢涂层8阻挡集热介质产生的氢气透过不锈钢内管进入真空腔体内的作用。太阳光透过玻璃外管4照射到不锈钢内管7的外表面上，玻璃外管外壁带有增透膜3，能够使得太阳光更有效地照射在内管上，在外管另一侧带有反射膜9，能够提高太阳光的利用率。通过吸热涂层10将太阳能转化为热能，并传递给集热介质，吸热涂层最高工作温度为700℃。玻璃外管4和不锈钢内管7以及膨胀补偿器1组成的真空腔体起到保温作用。在膨胀补偿器1上安装了长效吸气剂6和透氢材料5，从而能够更好的维持真空腔体内的真空。为了能够方便快捷的检测真空腔部分的真空度，在膨胀补偿器1上安装真空测量装置11。玻璃外管4与金属-玻璃封接合金环2采用直接匹配封接方式，与传统的过渡封接方式相比，提高了封接可靠性和气密性，降低了工艺复杂度和生产成本。
如图2所示，在金属-玻璃直封式太阳能高温集热管中，所述膨胀补偿器1为锥形膨胀补偿器，是由竖直直形管式盖端12和锥形金属波纹管13连接组成，并且竖直直形管式盖端12的中部与锥形金属波纹管13的尾部相通，锥形金属波纹管13的尾部为小头，竖直直形管式盖端12的两端分别与玻璃外管相通，并且其一端连接有真空测量装置11，透氢材料5是装在竖直直形管式盖端12中，长效吸气剂6是装在锥形金属波纹管13中。在集热管上加装真空测量装置11，方便随时测量管体真空度。
以上所述，仅为本发明较佳的实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都涵盖在本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，是将不锈钢镀膜内管(7)套入玻璃外管(4)内，玻璃外管两端采用匹配封接方式各封接一个金属-玻璃封接合金环(2)，金属-玻璃封接合金环(2)与膨胀补偿器(1)采用焊接方式形成真空腔体；在膨胀补偿器(1)中装有透氢材料(5)和长效吸气剂(6)；在不锈钢镀膜内管(7)内壁上，制备有阻氢涂层(8)，在不锈钢镀膜内管(7)外壁上制备有吸热涂层(10)；其特征在于：在玻璃外管(4)外壁上制备有增透膜(3)，在玻璃外管(4)非聚光面一侧的内壁上制备有反射膜(9)，所述膨胀补偿器(1)为锥形膨胀补偿器。
2.根据权利要求1所述金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于：所述膨胀补偿器(1)是由竖直直形管式盖端(12)和锥形金属波纹管(13)连接组成，并且竖直直形管式盖端(12)的中部与锥形金属波纹管(13)的尾部相通，锥形金属波纹管(13)的尾部为小头，竖直直形管式盖端(12)的两端分别与玻璃外管相通，并且其一端连接有真空测量装置(11)，透氢材料(5)是装在竖直直形管式盖端(12)中，长效吸气剂(6)是装在锥形金属波纹管(13)中。
3.根据权利要求2所述金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于：所述锥形金属波纹管(13)的锥形金属波纹管锥度为1∶5～1∶10，波纹管壁厚为：0.1～0.3mm。
4.根据权利要求1或2所述金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于：所用透氢材料(5)为钯及其合金。
5.根据权利要求5所述金属-玻璃直封式太阳能高温集热管，其特征在于：所用透氢材料(5)为片状，厚度为0.5mm～2mm。
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