CN106907872A - 太阳能真空集热器 - Google Patents

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姚志民
李丽芸
张爱霞
牛冰玉
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    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
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Abstract

本发明公开了一种太阳能真空集热器，包括壳体、固定安装在壳体内的集热管、吸热板，壳体包括向光面、背光面，壳体内部为密闭的真空环境；集热管的进、出口端穿过位于壳体出口处的弹性封底及前端盖，且与弹性封底焊接密封；吸热板安装在壳体的向光面与集热管之间，其朝向壳体向光面的一侧设有若干条凸楞，凸楞贯穿整个面，且该面的表面涂覆有选择性吸收涂层，吸热板朝向壳体背光面的一侧与集热管紧密贴合。本发明通过在集热管与壳体之间设置具有凸楞的吸热板大大增加了太阳光的吸热面积，提高传热效率；壳体出口处设置的弹性封底使壳体的密封效果更好，减少散热，本发明结构和制作工艺更加简单，成本降低，安装方便。

Description

太阳能真空集热器
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种太阳能真空集热器。
背景技术
太阳能集热器是用来吸收太阳辐射使之转换为热能并传递给热介质的装置，是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。作为太阳能热利用系统的动力及核心部件，常见的有平板型、真空管型和聚光型太阳能集热器。
真空管型太阳能集热器常常采用全玻璃真空管式集热管，由内、外两个玻璃管构成，内、外管之间形成真空腔，内管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层，内管内传输传热介质。现有技术中常在玻璃管内设置多根平行并联的集热管，这些集热管并联于汇流槽，通过变径接头与母管连接，且需在每个集热管表面涂覆选择性吸收涂层，为获得较大的吸热面积使得该种结构的真空集热管不仅结构及制作工艺复杂，而且制作、安装成本也大大提高。
因此亟需提供一种新型的太阳能真空集热管来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、散热损失少、热效率高的太阳能真空集热器。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种太阳能真空集热器，包括壳体、固定安装在壳体内的集热管、吸热板，壳体包括向光面、背光面，壳体内部为密闭的真空环境；集热管的进、出口端穿过位于壳体出口处的弹性封底及前端盖，且与弹性封底焊接密封；
吸热板安装在壳体的向光面与集热管之间，其朝向壳体向光面的一侧设有若干条凸楞，凸楞贯穿整个面，且该面的表面涂覆有选择性吸收涂层，吸热板朝向壳体背光面的一侧与集热管紧密贴合。
在本发明一个较佳实施例中，壳体呈圆柱形或椭圆柱形，圆柱形或椭圆柱形的壳体由通过其中心轴线的平面分为向光面和背光面两部分；和/或
集热管的形状呈U型。
进一步的，集热管与吸热板朝向壳体背光面一侧的凸楞相贴合，从而增大集热管与吸热板之间的接触面积，使吸热板吸收的热量充分用于加热集热管内的传热介质，提高传热效率。
进一步的，壳体背光面的内侧壁及吸热板朝向壳体背光面的一侧均设有热辐射屏蔽层。热辐射屏蔽层用于减少集热器的热辐射损失。
进一步的，热辐射层为金属反射层，材质为铝板、银板、镀铝不锈钢板的一种。
进一步的，壳体向光面的外侧壁涂覆有增透膜，增透膜用于提高太阳光的入射率。
进一步的，壳体为玻璃管，集热管为金属管，金属管与玻璃管之间通过可伐连接；或
壳体与集热管均为玻璃管。
进一步的，吸热板通过支架与集热管固定连接，或者吸热板通过粘合剂与集热管粘合。
进一步的，前端盖内部、弹性封底下方安装有定位芯子，集热管的进、出口端均穿过定位芯子，定位芯子用于对集热管进行辅助定位。
实验表明，本发明的热效率提高了15—23％。
本发明的有益效果是：本发明通过在集热管与壳体之间设置吸热板，且吸热板表面设置有凸楞，大大增加了太阳光的吸热面积，提高传热效率，另一方面，与凸楞相对的凹槽减少了散热损失；壳体出口处设置的弹性封底使壳体的密封效果更好，减少散热，同时在壳体内仅设有一个集热管，使得集热器的结构和制作工艺更加简单，成本降低，安装方便。
附图说明
图1是本发明太阳能真空集热器一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是所述太阳能真空集热器的剖面示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
附图中各部件的标记如下：1、壳体，11、抽气口，12、向光面，13、背光面，14、前端盖，15、弹性封底，16、定位芯子，2、集热管，21、密封套管，3、吸热板，31、凸楞，32、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种太阳能真空集热器，包括壳体1、集热管2、吸热板3。壳体1包括向光面12、背光面13，且壳体1上设有抽气口11，壳体1出口处外部设有前端盖14、内部设有弹性封底15，壳体1、前端盖14及弹性封底15构成内部密闭的真空腔体；集热管2固定安装在壳体1内，集热管2的进、出口端与密封套管21相连，所述密封套管21穿过位于壳体1出口处的弹性封底15及前端盖14，且与弹性封底15焊接密封；吸热板3安装在壳体1的向光面12与集热管2之间，其朝向壳体1向光面12的一侧设有若干条凸楞31，凸楞31贯穿整个面，且该面的表面涂覆有选择性吸收涂层，吸热板3朝向壳体1背光面13的一侧与集热管2紧密贴合。
吸热板3朝向壳体1向光面12的一侧所涂覆的选择性吸收涂层由金属反射层与形成在金属反射层上的半导体吸收层构成。金属反射层的材料为Ge，半导体吸收层的材料为Al。
在本发明的实施例中，壳体1呈圆柱形或椭圆柱形，圆柱形或椭圆柱形的壳体1由通过其中心轴线的平面分为向光面12和背光面13两部分；集热管2的形状呈U型。
具体的，壳体1的向光面12是透明的，所述向光面12的外侧壁涂覆有增透膜，用于提高太阳光的入射率，进而提高集热管2的工作温度。吸热板3表面设置的凸楞31，大大增加了太阳光的吸热面积，提高传热效率，另一方面，与凸楞31相对的结构——凹槽32减少了散热损失，进一步的，在壳体1背光面13的内侧壁及吸热板3朝向壳体1背光面13的一侧均设有热辐射屏蔽层，热辐射层为金属反射层，材质可以是铝板或银板或镀铝不锈钢板，热辐射屏蔽层能够减少集热器的热辐射损失，进而使凹槽32的散热损失进一步降低，加强了集热管2的传热效率。优选的，热辐射屏蔽层的层数可以是一至三层。结合图3，集热管2与吸热板3朝向壳体1背光面13一侧的凸楞31相贴合，从而增大集热管2与吸热板3之间的接触面积，使吸热板3吸收的热量充分用于加热集热管2内的传热介质，提高传热效率。吸热板3可通过支架(图中未示出)与集热管2固定连接，也可通过粘合剂与集热管2粘合。壳体1为玻璃管，集热管2为金属管，金属管与玻璃管之间通过可伐连接；或者壳体1与集热管2均为玻璃管。优选的，壳体1由硼硅玻璃制成。
进一步的，在前端盖14内部、弹性封底15下方安装有定位芯子16，集热管2的进、出口端均穿过定位芯子16，定位芯子16用于对集热管2进行辅助定位。弹性封底15采用不锈钢制成，其焊接在前端盖14内部，集热管2的进、出口端外部的密封套管21焊接在弹性封底15上，弹性封底15与定位芯子16使壳体1的密封效果更好，减少散热。
所述太阳能真空集热器的壳体1内部可通过抽气口抽成真空，集热管2内部有循环传热介质流动。太阳光通过壳体1的向光面12照射在吸热板3上，吸热板3吸收的热量用于加热集热管2内的传热介质，从而实现集热器收集太阳能的作用。
本发明使得集热器的结构和制作工艺更加简单，成本降低，安装方便。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种太阳能真空集热器，包括壳体、固定安装在壳体内的集热管，其特征在于，还包括吸热板，壳体包括向光面、背光面，壳体内部为密闭的真空环境；集热管的进、出口端穿过位于壳体出口处的弹性封底及前端盖，且与弹性封底焊接密封；
吸热板安装在壳体的向光面与集热管之间，其朝向壳体向光面的一侧设有若干条凸楞，凸楞贯穿整个面，且该面的表面涂覆有选择性吸收涂层，吸热板朝向壳体背光面的一侧与集热管紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的太阳能真空集热器，其特征在于，壳体呈圆柱形或椭圆柱形，圆柱形或椭圆柱形的壳体由通过其中心轴线的平面分为向光面和背光面两部分；和/或
集热管的形状呈U型。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，集热管与吸热板朝向壳体背光面一侧的凸楞相贴合。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，壳体背光面的内侧壁及吸热板朝向壳体背光面的一侧均设有热辐射屏蔽层。
5.根据权利要求4所述的太阳能真空集热器，其特征在于，热辐射层为金属反射层，材质为铝板、银板、镀铝不锈钢板的一种。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，壳体向光面的外侧壁涂覆有增透膜。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，壳体为玻璃管，集热管为金属管，金属管与玻璃管之间通过可伐连接；或
壳体与集热管均为玻璃管。
8.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，吸热板通过支架与集热管固定连接，或者吸热板通过粘合剂与集热管粘合。
9.根据权利要求1或2所述的太阳能真空集热器，其特征在于，前端盖内部、弹性封底下方安装有定位芯子，集热管的进、出口端均穿过定位芯子。
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