CN106352564B - 一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，主要由W型复合抛物面、半圆柱曲面透明玻璃镜、储热材料层、真空层、管道组成；W型复合抛物面在整条管道下半部，半圆柱曲面透明玻璃镜位于管道的上半部，半圆柱曲面透明玻璃镜与W型复合抛物面之间的连接方式是凹槽式可拆卸的，储热材料层位于管道的外壁，管道里流动着高温的熔融盐，对聚集起来的太阳能进行储存，真空层位于储热材料层的外部，真空层间有三根实心导热管，把聚光到真空层上的热量通过导热的方式传入储热材料层。本发明通过聚光太阳能产生高温，能够长期使管道保持在一个高温的环境中，有效地防止了因熔融盐凝固而造成管道的堵塞，从而影响对熔融盐的输送。

Description

一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管
技术领域
本发明涉及太阳能中高温热利用领域，具体是一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管。
背景技术
目前，专利申请号201120018554.6公开了一种太阳能透明保温管，采用单层透明保温管的真空保温，适合在“U型管”和“热管式”等类太阳能热水器配装使用。专利申请号201320054841.1公开了一种太阳能集热系统用保温管，避免了管道的热量散失，节约热能。专利申请号02203496.X公开了一种太阳能热利用设备保温管，适用于360℃左右的中高温型太阳能光热转换利用设施的管道保温。专利申请号201610507438.8公开了一种PPR-PVC复合保温管，根据南北气候差异，可定制不同保温层，同时具有防晒，防冻，抗压等功能。专利申请号201610404925.1公开了一种直埋蒸汽保温管，发挥了反射层的辐射反射作用，可以有效降低管道热损失，提高管道的保温效果。以上已知技术涉及的保温管，没有涉及利用太阳能聚光、储热来防止熔融盐凝固的保温管。而本发明涉及的熔融盐防凝固真空保温管，是太阳能聚光、储热一体化于整体设备，有效地防止了熔融盐在管道中出现“凝固堵塞”的现象，同时太阳能聚光方式是复合抛物面太阳能聚光，通过半圆柱曲面透明玻璃镜的反射，有效地增强对管道的聚光度，防止熔融盐在低温管道中出现凝固现象，同时减少管道的电伴热，起到节能的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，通过聚光太阳能产生高温，能够长期使管道保持在一个高温的环境中，有效地防止了因熔融盐凝固而造成管道的堵塞，从而影响对熔融盐的输送。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，主要由W型复合抛物面、半圆柱曲面透明玻璃镜、储热材料层、真空层、管道组成；W型复合抛物面在整条管道下半部，半圆柱曲面透明玻璃镜位于管道的上半部，半圆柱曲面透明玻璃镜与W型复合抛物面之间的连接方式是凹槽式可拆卸的，储热材料层位于管道的外壁，管道里流动着高温的熔融盐，对聚集起来的太阳能进行储存，真空层位于储热材料层的外部，真空层间有三根实心导热管，可以把聚光到真空层上的热量通过导热的方式传入储热材料层。
作为本发明进一步的方案：所述的W型复合抛物面是由位于管道下半部的W型复合抛物面反射镜以及其背后支撑的保温材料层及保温外壳组成的。
作为本发明进一步的方案：所述的W型复合抛物面反射镜位于W型复合抛物面的上表面，主要作用是将半圆柱曲面透明玻璃镜折射过来的太阳能聚集到管道，W型复合抛物面反射镜呈W型，大大提高了太阳能的聚光度及利用率。
作为本发明进一步的方案：所述的保温材料层位于W型复合抛物面反射镜背后，对W型复合抛物面反射镜起到支撑作用；保温材料层里充满保温材料，使管道内部维持在一个高温的环境，对管道起到保温效果，减少热量散失；保温外壳对保温材料层起到包裹支撑的作用。
作为本发明进一步的方案：所述的半圆柱曲面透明玻璃镜位于管道的上半部，半圆柱曲面透明玻璃镜内圆柱面是由多个微小的三角形组成的菲涅尔曲面，主要作用是折射太阳能以及将W型复合抛物面的W型复合抛物面反射镜中部分没聚集到管道的太阳能再次反射回管道中。
作为本发明进一步的方案：所述的半圆柱曲面透明玻璃镜采用超白玻璃，提高透光性。
作为本发明进一步的方案：所述的储热材料层围绕在管道的外壁，储热材料层中填充满储热材料，储热材料的相变温度为℃-℃，主要作用是在晴朗天气的时候，将太阳能的热量储存起来，一旦出现阴雨天气时，储存的太阳能的热量可以供给管道内部使用，使其继续维持在一个高温的环境中，避免了熔融盐因温度低凝固而造成管道堵塞；储热材料层有储热材料填充接头，现场安装时，通过储热材料填充接头将液态储热材料填充入储热材料层后，把储热材料填充接头密封起来。
作为本发明进一步的方案：所述的真空层位于储热材料层的外部，由于在真空环境下热量传递只存在热辐射，所以真空层有效地减少热量的损失，对储热材料层起到一定的保温效果。
作为本发明进一步的方案：所述的真空层上部有抽真空接头，由于本发明的半圆柱曲面透明玻璃镜和W型复合抛物面之间的连接方式是凹槽式可拆卸的，这样有利于定期对真空层进行抽真空，十分方便。
作为本发明进一步的方案：所述的真空层与W型复合抛物面之间的连接方式也是凹槽式可拆卸的，通过真空层连接凹槽来连接，所以整套发明安装起来十分简单，方便。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、W型复合抛物面反射镜底部增加保温材料层，里面充满保温材料，减少热量损失，同时W型复合抛物面与半圆柱曲面透明玻璃镜的连接是凹槽式可拆卸的，安装方便快捷。
2、W型复合抛物面反射镜与半圆柱曲面透明玻璃镜是凹槽式可拆卸的，便于检查管道以及对真空层抽真空。
3、增加了半圆柱曲面透明玻璃镜，半圆柱曲面透明玻璃镜内圆柱面是由多个微小的三角形组成的菲涅尔曲面，对管道进行了二次聚光，提高了对太阳能的利用率。半圆柱曲面透明玻璃镜采用超白玻璃，提高透光性。
4、W型复合抛物面中的反射镜形状为W型，大大提高了太阳能对管道的聚光度。
5、在管道外壁添加了一层储热材料层，将聚集起来的太阳能的热量储存起来，避免在阴雨天气因温度过低使得管道中的熔融盐凝固起来。
6、在储热材料层的外部添加一层真空层，因为在真空环境下热量传递只存在热辐射，大大地减少了储热材料层的热量的散失。
7、在真空层上部安装一些抽真空接头，方便定期对真空层抽真空，以免真空层出现空气成分而导致热量的散失。
8、本发明通过聚光太阳能产生高温，能够长期使管道保持在一个高温的环境中，有效地防止了因熔融盐凝固而造成管道的堵塞，从而影响对熔融盐的输送。本发明的储热材料层、真空层和保温材料层，能在夜晚或者阴雨等太阳辐射较差的天气继续维持管道里所需要的热量，大大地减少了电加热，节能效果显著，有效降熔融盐系统的成本，操作方便快捷，起到了节能减排的作用。
附图说明
图1为本发明的整体结构的二等角轴测示意图。
图2为本发明的整体结构的截面剖视图。
图3为本发明的半圆柱曲面透明玻璃镜剖视图。
图4为本发明的整体结构的侧视剖视图。
图5为本发明的真空层及储热材料层的截面剖视图。
图6为本发明的一个实施例工作过程图。
图中：1-半圆柱曲面透明玻璃镜、2-真空层、3-储热材料层、4-W型复合抛物面、5-管道、6-抽真空接头、7-保温材料层、8-保温外壳、9-储热材料填充接头、10-实心导热管、11-真空层连接凹槽、12-真空层外壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，主要由半圆柱曲面透明玻璃镜1、真空层2、储热材料层3、W型复合抛物面4、管道5、抽真空接头6、保温材料层7、保温外壳8、储热材料填充接头9、实心导热管10、真空层连接凹槽11、真空层外壳12构成。半圆柱曲面透明玻璃镜1位于管道5的上半部，半圆柱曲面透明玻璃镜1的内表面是由多个微小的三角形组成的菲涅尔曲面，用于对太阳光的折射以及对太阳光的二次反射，同时也对该保温管的内部环境起到保温作用。储热材料层3绕在整条管道5的外壁，将聚集起来的太阳能的热量储存起来，避免在阴雨天气因温度过低使得管道中的熔融盐凝固起来。储热材料层3有储热材料填充接头9。相变温度为500～600℃的储热材料通过储热材料填充接头9进行填充，主要作用是使管道5里的温度不受外界环境温度的影响，维持管道5所需要的热量。真空层2位于储热材料层3的外部，由于在真空环境下热量传递只存在热辐射，所以真空层2有效地减少热量的损失，对储热材料层3起到一定的保温效果。真空层2上部有抽真空接头6，主要是用于真空层2的抽真空。由于半圆柱曲面透明玻璃镜1和W型复合抛物面4之间是通过连接凹槽连接的，W型复合抛物面4与真空层2是通过真空层连接凹槽11来连接的，这样有利于定期对真空层2进行抽真空。真空层2间有三根实心导热管10，可以把聚光在真空层外壳12上的太阳能传递到储热材料层3。W型复合抛物面4是由W型复合抛物面反射镜以及其背后支撑的保温材料层7及保温外壳8组成的。W型复合抛物面反射镜位于W型复合抛物面4的上表面，主要作用是将半圆柱曲面透明玻璃镜1的折射过来的太阳能聚集到管道5。保温材料层7位于W型复合抛物面反射镜背后，对W型复合抛物面反射镜起到支撑作用，保温材料层7里充满保温材料，使管道5内部维持在一个高温的环境，对管道5起到保温效果，减少热量散失。保温外壳8对保温材料层7起到包裹支撑的作用。
本发明的工作原理是：太阳光透过半圆柱曲面透明玻璃镜1折射太阳光到W型复合抛物面反射镜，并聚光于管道5外壁，同时部分没有反射聚光于管道5中通过半圆柱曲面透明玻璃镜1的二次反射再次聚光于管道5外壁上，通过传热到管道5内，使得熔融盐在管道5内长期保持液态。W型复合抛物面反射镜的底部的保温材料层7以及管道5外壁的真空层2，能有效减少热损失，使得管道5长期维持管道5所需要的热量。储热材料层3，能把管道5外壁的多余的热量储存起来，能在夜晚或者阴雨等太阳辐射较差的天气继续维持管道5里所需要的热量。
由于大多数熔融盐的的熔点很高，熔点一般都在100℃以上，所以管道中输送熔融盐必须得保温，当管道里的温度低于100℃，熔融盐就会慢慢地凝固起来，从而导致熔融盐在管道中出现堵塞现象，影响对熔融盐的输送。为了防止这一现象的发生，本发明集太阳能聚光、储热一体化，通过聚光产生高温，有效地防止熔融盐在管道中凝固的现象，而且利用无尽的太阳能，起到了节能减排的作用。另外本发明还添加了储热材料层3、真空层2和保温材料层7，能在夜晚或者阴雨等太阳辐射较差的天气继续维持管道5里所需要的热量，大大地减少了电加热，节能效果显著，有效降熔融盐系统的成本。
请参阅图6，所述的太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管的一个具体的工作过程如下：
聚光过程：
太阳光通过半圆柱曲面透明玻璃镜1折射进入该保温管的内部，再通过W型复合抛物面4上的W型复合抛物面反射镜将太阳光聚集于真空层2上，部分没有聚集到真空层2的太阳光通过半圆柱曲面透明玻璃镜1再次将太阳光反射聚集到真空层2中，从而把热量传递到管道5中的熔融盐。
储热过程：
当白天有良好的直射太阳光时，通过太阳能聚光以及半圆柱曲面透明玻璃镜1的反射使管道5处于一定的高温环境下，达到管道5所需要的热量。另外，管道5外壁添加一层储热材料层3，将聚集起来的太阳能储存起来，起到一定的储热功能，在储热材料层3外部添加了一层真空层2，大大减弱了储热材料层3中热量的散失，从而减少了管道5热量的散失。所以当晚上或阴雨天气时，储热材料层3中的热量供给管道5中的熔融盐使用，达到管道5所需的热量。
抽真空过程：
对于本发明保温管需要定期对真空层2抽真空，首先先打开半圆柱曲面透明玻璃镜1，由于半圆柱曲面透明玻璃镜1与W型复合抛物面4之间的连接方式是凹槽式可拆卸的，所以只需用手一推即可打开，接着打开抽真空接头6，对真空层2抽真空，抽完后，关闭抽真空接头6，并检查抽真空接头6是否密封完好，检查完好再合上半圆柱曲面透明玻璃镜1。
本发明通过焊接可以组成较长的太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管道，满足熔融盐的长距离输送。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，主要由W型复合抛物面（4）、半圆柱曲面透明玻璃镜（1）、储热材料层（3）、真空层（2）、管道（5）组成；所述的W型复合抛物面（4）在整条管道（5）下半部，所述的半圆柱曲面透明玻璃镜（1）位于管道（5）的上半部，半圆柱曲面透明玻璃镜（1）与W型复合抛物面（4）之间的连接方式是凹槽式可拆卸的；所述的储热材料层（3）位于管道（5）的外壁，管道（5）里流动着高温的熔融盐，对聚集起来的太阳能进行储存；所述的真空层（2）位于储热材料层（3）的外部，真空层（2）间有三根实心导热管（10），把聚光到真空层（2）上的热量通过导热的方式传入储热材料层（3）。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的W型复合抛物面（4）是由位于管道（5）下半部的W型复合抛物面反射镜以及其背后支撑的保温材料层（7）及保温外壳（8）组成的。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的W型复合抛物面反射镜位于W型复合抛物面（4）的上表面，将半圆柱曲面透明玻璃镜（1）折射过来的太阳能聚集到管道（5）。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的保温材料层（7）位于W型复合抛物面反射镜背后，对W型复合抛物面反射镜起到支撑作用；保温材料层（7）里充满保温材料，使管道（5）内部维持在一个高温的环境，对管道（5）起到保温效果，减少热量散失；保温外壳（8）对保温材料层（7）起到包裹支撑的作用。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的半圆柱曲面透明玻璃镜（1）内圆柱面是由多个微小的三角形组成的菲涅尔曲面，折射太阳能以及将W型复合抛物面（4）的W型复合抛物面反射镜中部分没聚集到管道（5）的太阳能再次反射回管道（5）中。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的半圆柱曲面透明玻璃镜（1）采用超白玻璃，提高透光性。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的储热材料层（3）围绕在管道（5）的外壁，通过储热材料填充接头（9）将相变温度为500℃-600℃的液态储热材料填充入储热材料层（3）中，从而将太阳能的热量储存起来，避免了熔融盐因温度低凝固而造成管道（5）堵塞。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的真空层（2）位于储热材料层（3）的外部，对储热材料层（3）起到保温效果。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的真空层（2）上部有抽真空接头（6），利于定期对真空层（2）进行抽真空。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光储热式熔融盐防凝固真空保温管，其特征在于，所述的真空层（2）与W型复合抛物面（4）之间通过真空层连接凹槽（11）来连接。
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