CN109099596A - 一种四靶太阳能集热管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种四靶太阳能集热管，属于太阳能应用技术领域，包括内管和外管，所述外管同轴套设于所述内管外周，所述内管与所述外管之间形成真空区，所述内管外壁设有涂层，所述涂层的纵向截面是一条具有峰段、谷段及斜线部分的线条，所述外管内壁上分别设有金属层和第二反射层。本发明通过在所述内管表面设置具有峰部和谷部的所述涂层，以及在所述外管的内壁上设置所述金属层和所述第二反射层，能够有效提高太阳能集热管的吸热效率，且不易老化、不易脱落。

Description

一种四靶太阳能集热管
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种四靶太阳能集热管。
背景技术
在太阳能的热利用中，将太阳的辐射能转换为热能得到广泛应用，太阳能集热器就是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备，它是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。太阳能集热管是一种真空管式集热器，它是将吸热体与透明盖层之间的空间抽成真空，太阳能集热管能够很好地解决被加热介质与外界的对流换热和散热问题，因此在太阳能热利用系统中广泛应用。
一般的真空管由内管和外管构成，外管透明，内管外表面利用特种工艺镀有选择性涂层，现有技术中基于铜、钢、铝的三靶膜系太阳能集热管，由于三靶材料特性限制，使得内管涂层的折射率、反射率低下，集热管的吸收率以及使用稳定性仍有待提升。另外，太阳能集热管在使用时，内管集热后温度升高，必然向周围低温物体辐射热量，造成热辐射损耗，且真空管的热损主要由热辐射造成，因此减少辐射热损对于提高真空管的运行效率极为重要。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种四靶太阳能集热管，包括内管和外管，所述外管同轴套设于所述内管外周，所述内管与所述外管之间形成真空区，所述内管外壁设有涂层，所述涂层包括沿所述内管轴线方向间隔设置的第一涂层和第二涂层，所述外管内壁上分别设有金属层和第二反射层。
可选地，所述涂层包括在所述内管外壁圆周方向上自内而外设置的铜膜层、钢膜层、铝膜层及第四膜层，所述第四膜层包括钛膜、镐膜、锌膜或镍膜中的任意一个。
可选地，所述第一涂层环绕在所述内管外壁上的厚度大于所述第二涂层环绕在所述内管外壁上的厚度。
可选地，所述第一涂层的厚度是所述第二涂层厚度的1.1倍-1.4倍。
可选地，所述涂层还包括用于连接所述第一涂层和所述第二涂层的连接部，所述连接部包括沿所述内管外壁圆周方向设置的圆锥面。
可选地，在所述连接部上还设有第一反射层。
可选地，所述金属层和所述第二反射层各占所述外管内壁的1/2圆周，且所述金属层设在所述外管内壁的向阳面，所述第二反射层设在所述外管内壁的背阴面。
可选地，所述外管的外壁表面上还设有一层疏水膜。
可选地，所述外管的外壁还均匀设置有半圆形凸起。
可选地，在所述真空区内、所述内管外壁的底部还设置有支撑件，所述支撑件底部设有吸气剂，其中所述支撑件为不锈钢弹簧。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
1，本发明在所述内管外壁采用磁控溅射技术设置具有四层靶膜的涂层，且所述涂层包括沿内管轴线方向凹凸间隔设置的第一涂层和第二涂层，以增加所述涂层的表面积，进而吸收更多的太阳辐射能，相较于现有技术中的三层靶膜，不仅有效提高太阳能集热管的吸热效率，且不易老化、不易脱落；
2，本发明在所述外管的内壁设置金属层和第二反射层，使得外界太阳辐射通过进入真空管内，而阻止内管进行热辐射损失至外界，进而降低太阳能集热管的热损失；
3，本发明在所述外管的外壁表面上还涂抹一层具有高透光率和疏水性的疏水膜，增强集热管对光线的吸收。
附图说明
图1是本发明中四靶太阳能集热管的结构视图；
图2是图1中A-A方向的剖视图。
图中数字表示：
1-内管；2-外管；3-涂层；4-支撑件；5-吸气剂；21-金属层；22-第二反射层；23-疏水膜；31-铜膜层；32-钢膜层；33-铝膜层；34-第四膜层；35-第一涂层；36-第二涂层。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1-2所示，本发明提供一种四靶太阳能集热管，包括内管1和外管2，所述内管1与所述外管2同轴设置，且所述外管2套设于所述内管1外周，所述内管1与所述外管2之间形成真空区，所述内管1外壁设置有涂层3，所述涂层3在所述内管1轴向方向上包括多个凹凸间隔设置的第一涂层35和第二涂层36，且所述第一涂层35环绕在所述内管1外壁上的厚度大于所述第二涂层36环绕在所述内管1外壁上的厚度，使得所述涂层3在所述内管1外壁上具有峰部和谷部，且所述峰部与所述谷部呈凹凸间隔设置。所述涂层3还包括用于连接所述第一涂层35和所述第二涂层36的连接部，所述连接部包括沿所述内管1外壁圆周方向设置的圆锥面，使得所述涂层3的纵向截面的上、下两侧边均是一条具有峰段、谷段及斜线部分的线条，其中所述峰段对应于所述峰部，所述谷段对应于所述谷部，所述斜线部分对应于所述圆锥面，所述峰段的两侧和所述谷段的两侧均分布有所述斜线部分，且所述峰段与其两侧的所述斜线部分构成一等腰梯形，所述等腰梯形的两端分别与所述谷段连接。在所述斜线部分设置有第一反射层，所述第一反射层能够从不同方向上接收到太阳光，并将太阳光线集中到所述谷段，进而提高太阳能集热管的集热效果，以增加所述内管1内介质吸收的热量。
所述涂层3为四层靶膜，所述涂层3包括铜膜层31、钢膜层32、铝膜层33及第四膜层34，且所述铜膜层31、所述钢膜层32、所述铝膜层33及所述第四膜层34自内而外设置在所述内管1外壁上，其中，所述第四膜34包括钛膜、镐膜、锌膜或镍膜中的任意一种。在所述第一涂层35和所述第二涂层36上采用磁控溅射技术分别溅射不同厚度的四层靶膜，使得所述第一涂层35在所述内管1外壁上的厚度大于所述第二涂层36在所述内管1外壁上的厚度，优选地，所述第一涂层35的厚度是所述第二涂层36厚度的1.1-1.4倍，更优选为1.2倍。所述内管1外壁上设置的所述涂层3，由于具有所述峰部和所述谷部，能够增加所述涂层3的表面积，吸收更多的太阳辐射能，进而提高太阳能的吸收率。
所述外管2的内壁上设置有金属层21和第二反射层22，所述金属层21设置在所述外管2内壁的向阳面，所述第二反射层22设置在所述外管2内壁的背阴面，使得所述外管2内壁的上半圆周和下半圆周上分别镀有所述金属层21和所述第二反射层22。其中，向阳面是指太阳能集热管处于安装位置时被太阳照射的一面，与所述向阳面对应的一面为背阴面。太阳辐射透过所述外管2进入所述真空区内进行热辐射，所述内管1外壁上的所述涂层3吸收太阳辐射，所述内管1内的介质吸收热量，同时，由于所述内管1内温度升高，会向所述内管1以外的低温环境散热辐射，使得所述金属层21两侧均有太阳辐射，但所述金属层21外侧太阳辐射的波长与所述内管1热辐射的波长不同，使得太阳辐射可以从所述金属层21通过，而所述内管1的热辐射则被反射回所述内管1，进而减少所述内管1的热辐射损耗，提高真空管的运行效率。另外，在所述外管2内壁的背阴面还设置有所述第二反射层22，所述第二反射层22能够反射所述内管1向背阴面的热辐射，进一步降低太阳能集热管的热损失。
所述外管2优选高硼硅玻璃管，在所述外管2的外壁表面上涂抹一层疏水膜23，所述疏水膜23具有较高的透光率，以减少太阳光线透过所述外管2的反射，从而增加光所述外管2表面的透光率，极大的增强光线的穿透效果，使得太阳辐射通过所述外管2进入所述真空区，被所述内管1内的介质以热量形式吸收，有效增强所述内管1对光线的吸收率；另外所述疏水膜23由于具有良好的疏水性，使得空气中的灰尘或污浊液体难以附着在太阳能集热管的外管2表面上，同时也易被雨水冲刷掉，进而提高太阳能的吸收率。
进一步地，在所述外管2的外壁均匀设置有凸起，所述凸起的形状优选半圆形，以增加所述外管2接收太阳光的面积，进而提高太阳能集热管对太阳光的吸收率，提高集热效果。
在所述真空区内、所述内管1外壁的底部还设置有支撑件4，所述支撑件4从四周托住所述内管1的自身重量，将所述内管1固定在所述外管2底部，避免所述内管1在所述真空区内左右晃动。更好地，所述支撑件4设置为不锈钢弹簧，当所述内管1受热膨胀或冷却收缩时，所述支撑件4由于具有一定弹性，对所述内管1能够起到热胀冷缩的保护所用，防止所述内管1胀裂，进而延长所述内管1的使用寿命。
在所述真空区内还设置有吸气剂5，所述吸气剂5具体安装在所述支撑件4的底端，所述吸气剂5用于消除所述内管1表面在高温状态下释放出的微量气体，以维持所述真空区内的真空度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四靶太阳能集热管，包括内管(1)和外管(2)，所述外管(2)同轴套设于所述内管(1)外周，所述内管(1)与所述外管(2)之间形成真空区，其特征在于，所述内管(1)外壁设有涂层(3)，所述涂层(3)包括沿所述内管(1)轴线方向凹凸间隔设置的第一涂层(35)和第二涂层(36)，所述外管(2)内壁上分别设有金属层(21)和第二反射层(22)。
2.如权利要求1所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述涂层(3)包括在所述内管(1)外壁圆周方向上自内而外设置的铜膜层(31)、钢膜层(32)、铝膜层(33)及第四膜层(34)，所述第四膜层(34)包括钛膜、镐膜、锌膜或镍膜中的任意一个。
3.如权利要求1或2所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述第一涂层(35)环绕在所述内管(1)外壁上的厚度大于所述第二涂层(36)环绕在所述内管(1)外壁上的厚度。
4.如权利要求3所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述第一涂层(35)的厚度是所述第二涂层(36)厚度的1.1倍-1.4倍。
5.如权利要求4所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述涂层(3)还包括用于连接所述第一涂层(35)和所述第二涂层(36)的连接部，所述连接部包括沿所述内管(1)外壁圆周方向设置的圆锥面。
6.如权利要求5所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，在所述连接部上还设有第一反射层。
7.如权利要求1或2所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述金属层(21)和所述第二反射层(22)各占所述外管(2)内壁的1/2圆周，且所述金属层(21)设在所述外管(2)内壁的向阳面，所述第二反射层(22)设在所述外管(2)内壁的背阴面。
8.如权利要求1或2所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述外管(2)的外壁表面上还设有一层疏水膜(23)。
9.如权利要求8所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，所述外管(2)的外壁还均匀设置有半圆形凸起。
10.如权利要求9所述的四靶太阳能集热管，其特征在于，在所述真空区内、所述内管(1)外壁的底部还设置有支撑件(4)，所述支撑件(4)底部设有吸气剂(5)，其中所述支撑件(4)为不锈钢弹簧。
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