CN110470062A - 一种太阳能真空集热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能真空集热管，属于太阳能技术领域。该太阳能真空集热管包括玻璃内管和玻璃外管。玻璃外管套设于玻璃内管。玻璃外管和/或玻璃内管上设置有凹凸波纹形状槽。该太阳能真空集热管通过在玻璃外管和/或玻璃内管上设置凹凸波纹形状槽，使得镀有选择性膜层的玻璃内管吸收太阳光后转换热能时，管体上的凹凸波纹形状槽在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管爆裂，该结构设计合理，实用性强。

Description

一种太阳能真空集热管
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，具体而言，涉及一种太阳能真空集热管。
背景技术
目前国内、国外太阳能利用技术已得到了广泛的应用，涉及生活、工业用热水，采暖、制冷、烘干、海水淡化、光热发电等。
太阳能真空集热管作为太阳能利用技术中的核心元件，其具备光热传递的功能。现有技术中全玻璃太阳能真空集热管有以下几种：⑴.单头开口全玻璃太阳能真空集热管；⑵.全封闭双真空全玻璃太阳能集热管；⑶.双头开口全玻璃太阳能真空集热管；⑷.一头开口大，一头开口小，小头用小规格玻璃管弯成螺旋型连接内外管。
其中双头开口的全玻璃太阳能真空集热管3号、4号在实际应用中的都存在着缺陷，3号双头开口全玻璃太阳能真空集热管在实际使用时温度不能超出100℃，正常使用只能70℃～80℃之间，大于100℃时易出现真空集热管爆裂；4号双头大小开口全玻璃太阳能真空集热管，在实际使用时因玻璃管螺旋型位置内孔通径小，在加热空气集热应用时因通风量小，不能把所吸收的热量及时输送到末端，导致热源浪费；在加热水集热应用时因通径小，水流量缓慢，玻璃管螺旋型位置易结垢堵塞。
发明人在研究中发现，现有的相关技术中至少存在以下缺点：
热膨胀伸长易爆裂，通径小易结垢堵塞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能真空集热管，解决现有技术的不足，其通过在玻璃外管和/或玻璃内管上设置凹凸波纹形状槽，使得玻璃内管吸收太阳光后转换热能时，凹凸波纹形状槽在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管爆裂，该结构设计合理，实用性强。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明的实施例提供了一种太阳能真空集热管，其包括玻璃内管和玻璃外管，
所述玻璃外管套设于所述玻璃内管；
所述玻璃外管和/或所述玻璃内管上设置有凹凸波纹形状槽。
具体的，该太阳能真空集热管通过在玻璃外管和/或玻璃内管上设置凹凸波纹形状槽，使得玻璃内管吸收太阳光后转换热能时，凹凸波纹形状槽在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管爆裂，该结构设计合理，实用性强。
所述玻璃内管和所述凹凸波纹形状槽的连接处为第一连接段，所述第一连接段为弧形；
所述玻璃外管和所述凹凸波纹形状槽的连接处为第二连接段，所述第二连接段为弧形。
具体的，将管体和凹凸波纹形状槽的连接处设置为弧形，可以避免凹凸波纹形状槽和管体之间急转连接，在温度上升热膨胀系数伸长时起到了缓冲效应，防止太阳能真空集热管爆裂。
可选的，所述凹凸波纹形状槽包括多个凹凸单元，所述凹凸单元包括凹槽和凸起，所述凹槽和所述凸起均为弧形，所述凹槽和所述凸起的连接线为径向直线。
具体的，弧形的凹槽和凸起具有良好的受热膨胀伸长伸缩作用，在凹凸单元上设置弧形的凹槽和凸起，可以使得玻璃外管和/或玻璃内管在热膨胀时具备伸缩空间，从而使得该太阳能真空集热管不易爆裂，同时凹槽和凸起的连接线设置为径向直线可以提高伸缩率，解决了线性热膨胀系数变化出现时伸缩作用，使该太阳能真空集热管在≥150℃时也能达到正常使用目的。
可选的，所述凹槽和所述凸起均匀间隔排列。
可选的，所述玻璃内管上的所述凹凸波纹形状槽位于所述玻璃内管横截面的内部；
所述玻璃外管上的所述凹凸波纹形状槽位于所述玻璃外管横截面的外部。
具体的，将凹凸波纹形状槽设置于玻璃内管的横截面的内部可以保证玻璃内管和玻璃外管之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽抵接于玻璃外管上影响太阳能真空集热管的热传递效率；将凹凸波纹形状槽设置于玻璃外管横截面的外部可以保证玻璃内管和玻璃外管之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽抵接于玻璃内管上影响太阳能真空集热管的热传递效率。
可选的，所述玻璃内管和所述玻璃外管之间设置有支撑卡,以固定所述玻璃内管和所述玻璃外管之间的相对间距。
具体的，设置于玻璃内管和玻璃外管之间的支撑卡，能够保证玻璃内管和玻璃外管的相对间距从而防止玻璃内管和玻璃外管相互碰撞。
可选的，所述支撑卡的数量为至少两个，所述太阳能真空集热管的两端分别设置有所述支撑卡。
具体的，设置于该太阳能真空集热管两端的两个支撑卡可以使得玻璃内管和玻璃外管整体的间距恒定，防止玻璃内管和玻璃外管相互碰撞及长途汽车运输中损坏。
可选的，所述支撑卡上设置有吸气剂，以吸收所述太阳能真空集热管释放出来的微量气体。
具体的，太阳能真空集热管在受热后，原来被吸附在管壁上的微量气体(主要是水蒸气)会释放出来，影响真空度，支撑卡上设置吸气剂可以吸收太阳能真空集热管释放出来的微量气体，以保持所述太阳能真空集热管内的高真空。
可选的，所述玻璃外管的直径为30mm～125mm，所述玻璃内管的直径为20mm～110mm，所述玻璃内管和所述玻璃外管的厚度为1.3mm～5mm。
可选的，所述玻璃内管靠近所述玻璃外管的外侧表面上设置有选择性镀层，所述选择性镀层被设置用于吸收光能。
具体的，在玻璃内管的外表面设置选择性镀层可以用来吸收太阳辐射能提高光热转换效率。
与现有的技术相比，本发明实施例的有益效果包括，例如：
1.该太阳能真空集热管通过在玻璃外管和/或玻璃内管上设置凹凸波纹形状槽，使得玻璃内管吸收太阳光后转换热能时，凹凸波纹形状槽在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管爆裂；
2.玻璃内管吸收光能后转换热能逐渐升温产生热膨胀伸长系数，此时玻璃内管受到热膨胀伸长系数影响与玻璃外管热膨胀系数不一致，太阳能真空集热管易爆炸或破裂，在凹凸波纹槽与管体之间采用弧形连接能够起到了缓冲作用，使得产品能达正常使用目的；
3.凹槽和凸起的连接线设置为径向直线可以提高伸缩率，解决了线性热膨胀系数变化出现时伸缩作用，使该太阳能真空集热管在≥150℃时也能达到正常使用目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的太阳能真空集热管的剖视图；
图2为本发明实施例1提供的太阳能真空集热管的截面图；
图3为本发明实施例2提供的太阳能真空集热管的剖视图；
图4为本发明实施例2提供的太阳能真空集热管的截面图；
图5为本发明实施例3提供的太阳能真空集热管的剖视图；
图6为本发明实施例3提供的太阳能真空集热管的截面图；
图7为本发明实施例1提供的凹凸波纹形状槽的结构示意图；
图8为现有技术提供的凹凸波纹形状槽的结构示意图；
图9为现有技术提供的另一种凹凸波纹形状槽的结构示意图。
图标：100-太阳能真空集热管；10-玻璃内管；11-玻璃外管；12-凹凸波纹形状槽；121-凹槽；122-凸起；123-连接线；13-支撑卡；14-第一连接段；15-第二连接段。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，“垂直”等术语并不表示要求部件之间绝对垂直，而是可以稍微倾斜。如“垂直”仅仅是指其方向相对而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
实施例1
图1为本发明实施例1提供的太阳能真空集热管100的剖视图。
请参照图1，一种太阳能真空集热管100，包括玻璃内管10和玻璃外管11，玻璃外管11套设于玻璃内管10；
玻璃外管11和/或玻璃内管10上设置有凹凸波纹形状槽12。
值得说明的是，该太阳能真空集热管100通过在玻璃外管11和/或玻璃内管10上设置凹凸波纹形状槽12，使得玻璃内管10吸收太阳光后转换热能时，凹凸波纹形状槽12在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管100爆裂，该结构设计合理，实用性强。
请再次参照图1，玻璃内管10和凹凸波纹形状槽12的连接处为第一连接段14，第一连接段14为弧形。
值得说明的是，将玻璃内管10和凹凸波纹形状槽12的连接处设置为弧形，可以避免凹凸波纹形状槽12和玻璃内管10之间急转连接，在温度上升热膨胀系数伸长时起到了缓冲效应，防止太阳能真空集热管100爆裂。
请再次参照图1，玻璃内管10靠近玻璃外管11的外侧表面上设置有选择性镀层，选择性镀层被设置用于吸收光能。
值得说明的是，在玻璃内管10的外表面设置选择性镀层可以用来吸收太阳辐射能提高光热转换效率。
图2为本发明实施例1提供的太阳能真空集热管100的截面图。
请参照图2，玻璃内管10上的凹凸波纹形状槽12位于玻璃内管10横截面的内部。
值得说明的是，将凹凸波纹形状槽12设置于玻璃内管10的横截面的内部可以保证玻璃内管10和玻璃外管11之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽12抵接于玻璃外管11上影响太阳能真空集热管100的热传递效率。
请再次参照图2，玻璃内管10和玻璃外管11之间设置有支撑卡13,以固定玻璃内管10和玻璃外管11之间的相对间距。
值得说明的是，设置于玻璃内管10和玻璃外管11之间的支撑卡13，能够保证玻璃内管10和玻璃外管11的相对间距从而防止玻璃内管10和玻璃外管11相互碰撞。在本实施例中，支撑卡13为金属支撑卡。
还值得说明的是，支撑卡13的数量为至少两个，太阳能真空集热管100的两端分别设置有支撑卡13。可以理解的是，在本实施例中，设置于该太阳能真空集热管100两端的两个支撑卡13可以使得玻璃内管10和玻璃外管11整体的间距恒定，防止玻璃内管10和玻璃外管11相互碰撞及长途汽车运输中损坏。
请参照图1和图2，支撑卡13上设置有吸气剂，以吸收太阳能真空集热管100释放出来的微量气体从而达到隔热效果。
值得说明的是，在本实施例中，吸气剂为免烤型吸气剂。太阳能真空集热管100在受热后，原来被吸附在管壁上的微量气体(主要是水蒸气)会释放出来，影响真空度，支撑卡13上设置吸气剂可以吸收太阳能真空集热管100释放出来的微量气体，以保持太阳能真空集热管100内的高真空达到隔热效果。
实施例1的太阳能真空集热管100包括直径为Φ30mm～Φ125mm的玻璃外管11，直径为Φ20mm～Φ110mm的玻璃内管10，玻璃外管11的厚度为1.3mm～5mm，玻璃内管10的厚度为1.3mm～5mm。在玻璃内管10管身范围内任意位置加工凹凸波纹形状槽12，凹凸波纹形状槽12包括凹槽121和凸起122，且凹槽121和凸起122处均为弧形。玻璃外管11与玻璃内管10之间上部和下部分别设有金属支撑卡13以固定玻璃外管11与玻璃内管10的间隔，支撑卡13上设有吸气剂。
实施例2
图3为本发明实施例2提供的太阳能真空集热管100的剖视图。
图4为本发明实施例2提供的太阳能真空集热管100的截面图。
请参照图3和图4，在实施例2中凹凸波纹形状槽12设置于玻璃外管11上。玻璃外管11和凹凸波纹形状槽12的连接处为第二连接段15，第二连接段15为弧形。
值得说明的是，将玻璃外管11和凹凸波纹形状槽12的连接处设置为弧形，可以避免凹凸波纹形状槽12和玻璃外管11之间急转连接，在温度上升热膨胀系数伸长时起到了缓冲效应，防止太阳能真空集热管100爆裂。
请再次参照图3和图4，玻璃外管11上的凹凸波纹形状槽12位于玻璃外管11横截面的外部。
值得说明的是，将凹凸波纹形状槽12设置于玻璃外管11横截面的外部可以保证玻璃内管10和玻璃外管11之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽12抵接于玻璃内管10上影响太阳能真空集热管100的热传递效率。
实施例2的太阳能真空集热管100包括直径为Φ30mm～Φ125mm的玻璃外管11，直径为Φ20mm～Φ110mm的玻璃内管10，玻璃外管11的厚度为1.3mm～5mm，玻璃内管10的厚度为1.3mm～5mm。在玻璃外管11管身范围内任意位置加工凹凸波纹形状槽12，凹凸波纹形状槽12包括凹槽121和凸起122，且凹槽121和凸起122处均为弧形。玻璃外管11与玻璃内管10之间上部和下部分别设有金属支撑卡13以固定玻璃外管11与玻璃内管10的间隔，支撑卡13上设有吸气剂。
实施例3
图5为本发明实施例3提供的太阳能真空集热管100的剖视图。
图6为本发明实施例3提供的太阳能真空集热管100的截面图。
请参照图5和图6，在实施例2中凹凸波纹形状槽12设置于玻璃外管11和玻璃内管10上。
玻璃内管10上的凹凸波纹形状槽12位于玻璃内管10横截面的内部；
玻璃外管11上的凹凸波纹形状槽12位于玻璃外管11横截面的外部。
值得说明的是，将凹凸波纹形状槽12设置于玻璃内管10的横截面的内部可以保证玻璃内管10和玻璃外管11之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽12抵接于玻璃外管11上影响太阳能真空集热管100的热传递效率；将凹凸波纹形状槽12设置于玻璃外管11横截面的外部可以保证玻璃内管10和玻璃外管11之间的间距恒定，同时防止凹凸波纹形状槽12抵接于玻璃内管10上影响太阳能真空集热管100的热传递效率。
实施例3的太阳能真空集热管100包括直径为Φ30mm～Φ125mm的玻璃外管11，直径为Φ20mm～Φ110mm的玻璃内管10，玻璃外管11的厚度为1.3mm～5mm，玻璃内管10的厚度为1.3mm～5mm。在玻璃内管10管身范围内任意位置加工凹凸波纹形状槽12，凹凸波纹形状槽12包括凹槽121和凸起122，且凹槽121和凸起122处均为弧形；在玻璃外管11管身范围内任意位置加工凹凸波纹形状槽12，凹凸波纹形状槽12包括凹槽121和凸起122，且凹槽121和凸起122处均为弧形。玻璃外管11与玻璃内管10之间上部和下部分别设有金属支撑卡13以固定玻璃外管11与玻璃内管10的间隔，支撑卡13上设有吸气剂。
图7为本发明实施例1提供的凹凸波纹形状槽12的结构示意图。
请参照图7，凹凸波纹形状槽12包括多个凹凸单元，凹凸单元包括凹槽121和凸起122，凹槽121和凸起122均为弧形。
值得说明的是，弧形的凹槽121和凸起122具有良好的受热膨胀伸长伸缩作用，在凹凸单元上设置弧形的凹槽121和凸起122，可以使得玻璃外管11和/或玻璃内管10在热膨胀时具备伸缩空间，从而使得该太阳能真空集热管100不易爆裂。
请再次参照图7，凹槽121和凸起122均匀间隔排列。
值得说明的是，弧形的凹槽121和凸起122具有良好的受热膨胀伸长缓冲作用，在凹凸单元上设置弧形的凹槽121和凸起122，可以使得玻璃外管11和/或玻璃内管10在热膨胀时具备缓冲空间，从而使得该太阳能真空集热管100不易爆裂。
还值得说明的是，在本实施例中，凹槽121和凸起122均匀间隔排列，以达到使得凹凸单元具有良好缓冲作用的目的。可以理解的是，凹凸波纹槽形状可为规范的也可以为非规范的，在别的实施例中，凹槽121和凸起122也可以为不规则排列。本实施例并不构成对凹凸单元内凹槽121和凸起122具体排列情况的限定。
图8为现有技术提供的凹凸波纹形状槽的结构示意图。
图9为现有技术提供的另一种凹凸波纹形状槽的结构示意图。
请参照图7-图9，在本实施例中，凹槽121和凸起122的连接线15为径向直线。图8中凹槽和凸起的连接线为径向与轴向，连接线的角度为45°，相对于径向直线来说，此时热膨胀时缓冲伸缩率要差一些。图9中凹槽和凸起的连接线为径向与轴向，连接线的角度为45°以上，相对与径向直线来说，此时热膨胀时缓冲伸缩率差很多。
综上所述，本发明提供一种太阳能真空集热管100。该太阳能真空集热管100包括玻璃内管10和玻璃外管11。玻璃外管11套设于玻璃内管10。玻璃外管11和/或玻璃内管10上设置有凹凸波纹形状槽12。该太阳能真空集热管100通过在玻璃外管11和/或玻璃内管10上设置凹凸波纹形状槽12，使得玻璃内管10吸收太阳光后转换热能时，凹凸波纹形状槽12在热膨胀伸长时起到了伸缩作用，从而避免热膨胀而容易导致太阳能真空集热管100爆裂，该结构设计合理，实用性强。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能真空集热管，其特征在于，包括玻璃内管(10)和玻璃外管(11)，
所述玻璃外管(11)套设于所述玻璃内管(10)；
所述玻璃外管(11)和/或所述玻璃内管(10)上设置有凹凸波纹形状槽(12)。
2.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述玻璃内管(10)和所述凹凸波纹形状槽(12)的连接处为第一连接段(14)，所述第一连接段(14)为弧形；
所述玻璃外管(11)和所述凹凸波纹形状槽(12)的连接处为第二连接段(15)，所述第二连接段(15)为弧形。
3.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述凹凸波纹形状槽(12)包括多个凹凸单元，所述凹凸单元包括凹槽(121)和凸起(122)，所述凹槽(121)和所述凸起(122)均为弧形，所述凹槽和所述凸起的连接线(123)为径向直线。
4.根据权利要求3所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述凹槽(121)和所述凸起(122)均匀间隔排列。
5.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述玻璃内管(10)上的所述凹凸波纹形状槽(12)位于所述玻璃内管(10)横截面的内部；
所述玻璃外管(11)上的所述凹凸波纹形状槽(12)位于所述玻璃外管(11)横截面的外部。
6.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述玻璃内管(10)和所述玻璃外管(11)之间设置有支撑卡(13),以固定所述玻璃内管(10)和所述玻璃外管(11)之间的相对间距。
7.根据权利要求6所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述支撑卡(13)的数量为至少两个，所述太阳能真空集热管的两端分别设置有所述支撑卡(13)。
8.根据权利要求6所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述支撑卡(13)上设置有吸气剂，以吸收所述太阳能真空集热管释放出来的微量气体。
9.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述玻璃外管(11)的直径为30mm～125mm，所述玻璃内管(10)的直径为20mm～110mm，所述玻璃内管(10)和所述玻璃外管(11)的厚度为1.3mm～5mm。
10.根据权利要求1所述的太阳能真空集热管，其特征在于，所述玻璃内管(10)靠近所述玻璃外管(11)的外侧表面上设置有选择性镀层，所述选择性镀层被设置用于吸收光能。
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