CN111006399A - 一种高效导热的集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效导热的集热管，涉及太阳能集热管领域，包括导管、套设在导管外部的真空套管、位于导管两侧的半密封环以及设于导管与真空套管之间的介质层，真空套管包括内管以及直径大于内管的外管，内管与导管之间具有间隙，半密封环用于封堵间隙的两侧，介质层位于间隙内，内管以及外管之间抽成真空，内管和外管的两端密封焊接，内管以及外管采用相同的石英玻璃或者硬质玻璃制成，从而实现了有效提高集热管的热传导效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能集热管领域，尤其涉及一种高效导热的集热管。
背景技术
太阳能集热管是太阳能系统中常见的收集太阳能热量的结构，现有的太阳能集热管普遍包括作为内管的不锈钢管、作为外套的玻璃管以及用于连接不锈钢管和玻璃管的金属波纹膜片，金属波纹膜片通过焊接点与不锈钢管以及玻璃管相连接，不锈钢管与玻璃管之间具有真空间隙，真空间隙首先能够防止不锈钢管热量的散失，而且能够防止不锈钢管受热膨胀时破坏玻璃管；金属波纹膜片实现了不锈钢管与玻璃管之间真空间隙两侧的密封，金属波纹膜片能够防止不锈钢管受热膨胀延长时撕裂真空间隙，而且金属波纹膜片能够隔绝空气，使得玻璃管与不锈钢管之间的真空间隙保持真空状态，防止不锈钢管的热量流失，但是由于金属膜片与玻璃管的材质不同，膨胀系数不同，不仅造成焊接工艺困难，而且焊点在热胀冷缩的环境下，难以有效保持真空间隙长期的密封状态，因此如何能够有效提高集热管的热传导效率成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种有效提高热传导的集热管。
本发明是通过以下技术方案予以实现：一种高效导热的集热管，包括导管、套设在导管外部的真空套管、位于导管两侧的半密封环以及设于导管与真空套管之间的介质层，真空套管包括内管以及直径大于内管的外管，内管与导管之间具有间隙，半密封环用于封堵间隙的两侧，介质层位于间隙内，内管以及外管之间抽成真空，内管以及外管采用相同的石英玻璃或者硬质玻璃制成，内管和外管的两端密封焊接。
根据上述技术方案，优选地，介质层的厚度小于间隙的厚度，介质层采用铜珠、铝珠、铝合金珠中的一种或多种。
根据上述技术方案，优选地，导管采用不锈钢管或者铜管。
根据上述技术方案，优选地，内管和外管的两端采用熔融真空完成密封焊接。
根据上述技术方案，优选地，导管两端具有高压螺纹管接头。
根据上述技术方案，优选地，内管贴近外管侧做了黑化、选择性涂层或粗化处理中的一种或多种。
根据上述技术方案，优选地，内管以及外管之间完成蒸镀吸气剂，内管以及外管的外表面进行增透膜处理。
根据上述技术方案，优选地，内管以及外管的端头设有波纹部。
根据上述技术方案，优选地，半密封圈采用柔性半透气耐高温材料制成。
本发明的有益效果是：本发明采用相同材质的内管以及外管组成密封的真空套管，有效取代了由不锈钢管以及玻璃套管通过焊接组成的真空集热管，解决了密封难以保证持久的问题，有效提高了装置的使用年限；并且在内管与导管之间设有介质层，并且介质层的导热系数远高于空气，使得介质层能够有效的将内管的热量传导至导管，提高集热管的加热效果，从而实现了有效提高集热管的热传导效率。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的主视结构示意图。
图中：1、导管；2、真空套管；3、半密封环；4、介质层；5、内管；6、外管；7、间隙；8、高压螺纹管接头；9、波纹部；10、公头；11、母头。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明提供了一种高效导热的集热管，包括导管1、套设在导管1外部的真空套管2、位于导管1两侧的半密封环3以及设于导管1与真空套管2之间的介质层4，真空套管2包括内管5以及直径大于内管5的外管6，内管5与导管1之间具有间隙7，半密封环3用于封堵间隙7的两侧，介质层4位于间隙7内，内管5以及外管6之间抽成真空，内管5以及外管6采用相同的石英玻璃或者硬质玻璃制成，内管5和外管6的两端密封焊接，本发明采用相同材质的内管5以及外管6组成密封的真空套管2，有效取代了由不锈钢管以及玻璃套管通过焊接组成的真空集热管，解决了密封难以保证持久的问题，有效提高了装置的使用年限；并且在内管5与导管1之间设有介质层4，并且介质层4的导热系数远高于空气，使得介质层4能够有效的将内管5的热量传导至导管1，提高集热管的加热效果，从而实现了有效提高集热管的热传导效率。
根据上述实施例，优选地，介质层4的厚度小于间隙7的厚度，介质层4采用铜珠、铝珠、铝合金珠中的一种或多种，导热系数高，并且熔点高，从而能够将内管5的吸收的太阳能热量传递至导管1。
根据上述实施例，优选地，导管1采用不锈钢管或者铜管，不锈钢管价格低廉，但是铜管的热传导系数更高。
根据上述实施例，优选地，内管5和外管6的两端采用熔融真空完成密封焊接，技术简单，密封效果稳定，便于实现工业化量产。
根据上述实施例，优选地，导管1两端具有高压螺纹管接头8，便于根据需求的长度进行多根集热管的连接，可以应用于对导管内液体的持续升温加热，从而根据需求将液体加热到更高的温度。
根据上述实施例，优选地，内管5贴近外管6侧做黑化、选择性涂层或粗化处理中的一种或多种，提高太阳能的吸收效果。
根据上述实施例，优选地，内管5以及外管6之间完成蒸镀吸气剂，内管5以及外管6的外表面进行增透膜处理，进一步提高内管5与外管6之间的真空度，降低内管5吸收的热量散失，并且增透膜处理能够增强太阳能的吸收效果。
根据上述实施例，优选地，内管5以及外管6的端头设有波纹部9，从而缓解内管5以及外管6升温发生的应力形变。
根据上述实施例，优选地，半密封圈采用柔性半透气耐高温材料制成，不仅能够将导管1以及真空套管2固定连接，防止介质层从间隙7中流出，而且能够阻止间隙7内热空气大量外溢造成热量损失，还可以实现间隙7内温度变化时的呼吸作用。
选用外径φ50mm、壁厚2mm以及长度2m的石英玻璃管作为内管5，并在内管5外表面进行黑化、选择性涂层或粗化处理，再选用外径φ80mm、壁厚2mm以及长度2m的石英玻璃管作为外管6，内管5和外管6的两端预先加工生成波纹部9，并将内外管6之间的空间抽成真空，将内管5和外管6两端采用熔融真空完成密封焊接，形成真空套管2，选取外径φ43mm、壁厚2mm以及长度大于2m的铜管，将铜管插入真空套管2，并且在铜管两端分别安装高压螺纹管接头8的公头10和母头11，内管5以及铜管之间形成大约1mm的间隙7，间隙7内填充直径小于1mm的铝珠，在间隙7两侧塞入半密封环3，将真空套管2以及铜管固定连接，从而内管5吸收的热量通过铝珠传导至铜管，实现高效有效提高集热管的热传导效率。
本发明的有益效果是：本发明采用相同材质的内管以及外管组成密封的真空套管，有效取代了由不锈钢管以及玻璃套管通过焊接组成的真空集热管，解决了密封难以保证持久的问题，有效提高了装置的使用年限；并且在内管与导管之间设有介质层，并且介质层的导热系数远高于空气，使得介质层能够有效的将内管的热量传导至导管，提高集热管的加热效果，从而实现了有效提高集热管的热传导效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效导热的集热管，其特征在于，包括导管、套设在导管外部的真空套管、位于导管两侧的半密封环以及设于导管与真空套管之间的介质层，所述真空套管包括内管以及直径大于内管的外管，所述内管与导管之间具有间隙，所述半密封环用于封堵间隙的两侧，所述介质层位于所述间隙内，所述内管以及外管之间抽成真空，所述内管以及外管采用相同的石英玻璃或者硬质玻璃制成，所述内管和外管的两端密封焊接。
2.根据权利要求1所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述介质层的厚度小于间隙的厚度，所述介质层采用铜珠、铝珠、铝合金珠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述导管采用不锈钢管或者铜管。
4.根据权利要求1所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述内管和外管的两端采用熔融真空完成密封焊接。
5.根据权利要求3所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述导管两端具有高压螺纹管接头。
6.根据权利要求4所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述内管贴近外管侧做了黑化、选择性涂层或粗化处理中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述内管以及外管之间完成蒸镀吸气剂，所述内管以及外管的外表面进行增透膜处理。
8.根据权利要求7所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述内管以及外管的端头设有波纹部。
9.根据权利要求1所述的一种高效导热的集热管，其特征在于，所述半密封圈采用柔性半透气耐高温材料制成。
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