CN201429243Y - 中温太阳能真空集热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中温太阳能真空集热管，包括：内层玻璃管；外层玻璃管；真空夹层，形成在内层玻璃管和外层玻璃管之间；集热管，位于内层玻璃管内，且内部充有导热油；传热管，固定在集热管内，且设有抗高温耐氧化膜；金属支架，卡接在内层玻璃管和外层玻璃管端部，呈不规则的U型；非蒸散型吸气剂，固定在金属支架两边上部，并位于内层玻璃管外壁上；蒸散型吸气剂，安装在金属支架下部；和吸气面镜。本实用新型能够长期应用在中温段，通过使用非蒸散型吸气剂可以解决玻璃－金属结构的太阳真空集热管长期应用在中温段的真空维持问题。

Description

中温太阳能真空集热管

(一)技术领域

本实用新型涉及一种应用于太阳能光热转换利用领域的，能满足太阳能空调、海水淡化和工业用热要求的新型中温太阳能真空集热管。

(二)背景技术

随着人类科学技术的发展和生产力水平的提高，能源短缺的问题逐渐暴露出来。传统能源如石油、天然气等的日益枯竭，限制了人类的继续发展和进步。在全球性能源紧张的新形势下，开发太阳能既经济又环保，是缓解能源紧张的新途径。

根据太阳能工作温度的不同，可以分为低温(＜100℃)、中温(100~300℃)和高温(＞300℃)。目前光热应用是以太阳能热水器为代表的低温为主，仅使用普通的蒸散型吸气剂就可以满足10年以上的真空寿命要求。而中温太阳能真空集热管，可广泛应用于太阳能空调、海水淡化和太阳能工业用热等领域，是中温太阳能集热器的核心部件，是未来太阳能利用技术的重要发展方向。

现有的全玻璃真空太阳集热管内安装带有导热翼的传热管后组成的玻璃-金属结构太阳真空集热管，是为解决全玻璃真空太阳集热管在寒冷地区的低温供热使用的，为获得良好的导热效果，传热管多采用铜或不锈钢制成的U形管或热管。其存在以下问题：1、若将此玻璃-金属结构的太阳真空集热管应用于中温下，于120℃以上长期使用，会使铜管和不锈钢管表面发生氧化，然后逐渐剥落，将严重影响集热效果和使用寿命；2、在传热管和导热翼安装发生问题时，若造成导热管和太阳真空集热管的内壁几乎直接接触时，由于冷热交换剧烈，该处易形成应力，从而导致真空管发生破碎，影响系统的运行。

另外目前全玻璃真空太阳集热管普遍采用的玻璃为高硼硅3.3材质，其折射系数在1.5左右，对于2mm厚的高硼硅玻璃，其太阳光透射比约0.89，即约11％的太阳光没有得到充分的吸收和转化。

(三)发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种中温太阳能真空集热管，可靠性高、热效率高、使用寿命长、结构简单，性价比高。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下措施来实现的：

一种中温太阳能真空集热管，包括：内层玻璃管，表面覆盖太阳能选择吸收涂层；外层玻璃管，设置在内层玻璃管外面；真空夹层，形成在内层玻璃管和外层玻璃管之间；集热管，位于内层玻璃管内，且内部充有导热油；传热管，固定在集热管内，且设有抗高温耐氧化膜；金属支架，卡接在内层玻璃管和外层玻璃管端部，呈不规则的U型；非蒸散型吸气剂，固定在金属支架两边上部，并位于内层玻璃管外壁上，以提高太阳真空集热管中温工作时真空寿命；蒸散型吸气剂，安装在金属支架下部，用于维持太阳真空集热管真空；和吸气面镜，位于外层玻璃管装有金属支架的一端，以指示太阳真空集热管真空度。

进一步地，所述传热管表面镀有一层耐温达400℃以上的抗高温耐氧化膜层，所述膜层为复合有SiO2、Al2O3微粒的Ni镀层。

更近一步地，所述传热管为U型的铜管或不锈钢管。

本实用新型优选实施例中，所述外层玻璃管的内壁镀有用于提高中温太阳能真空集热管的光热转换效率的增透膜。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型传热管表面镀有抗高温耐氧化膜层，为复合有SiO₂、Al₂O₃微粒的Ni镀层。Ni镀层中复合有SiO₂或Al₂O₃微粒，可以减小氧化接触的有效面积，而且微粒的弥散分布，可以有效的阻碍养在镀层中的扩散，从而降低了高温氧化速度，提高了镀层的耐高温抗氧化性能，解决了铜或不锈钢制成的U形管或热管在中温段长期工作时所产生的氧化问题。

2、本实用新型采用导热油作为传热工质，具有加热均匀，传热效果好，节能和安装操作方便的特点，能够避免集热管因冷热交换剧烈而发生破碎。

3、本实用新型外层玻璃管的内壁镀有用于提高中温太阳能真空集热管的光热转换效率的增透膜，将透射比由0.89提高到0.93，从而提高了中温太阳能真空集热管的光热转换效率。

4、本实用新型能够长期应用在中温段，在此温度下，膜层、玻璃、不锈钢卡等材料在真空中的出气率随温度的变化为指数上升，通过使用非蒸散型吸气剂可以解决玻璃-金属结构的太阳真空集热管长期应用在中温段的真空维持问题，通过观察蒸散型吸气剂镜面的有无可以准确的判断中温太阳能真空集热管内真空度的好坏，便于查找和更换性能变差的中温管。

(四)附图说明

图1为本实用新型选定实施例的结构示意图。

图2为本实用新型中间部位的截面示意图。

图中，1-内层玻璃管；2-真空夹层；3-太阳能选择吸收涂层；4-外层玻璃管；5-传热管；6-集热管；7-非蒸散型吸气剂；8-金属支架；9-蒸散型吸气剂；10-吸气面镜。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，下述说明仅是示例性，不限定本实用新型的保护范围。

如图1.2所示的带有抗高温耐氧化膜的传热管5固定在内部充有导热油的集热管6内；不规则U形的金属支架8卡在带太阳能选择性吸收涂层3的内玻璃管1和外层玻璃管4所构成的真空夹层2的顶端，非蒸散型吸气剂7固定在金属支架8的上部，并位于内层玻璃管1外壁上，蒸散型吸气剂9固定于金属支架8端部。所述的传热管为U型铜管或不锈钢管。

所述非蒸散型吸气剂7为锆钒铁型吸气剂，以提高太阳真空集热管中温工作时真空寿命；蒸散型吸气剂9为钡铝镍蒸散型吸气剂，用于维持太阳真空集热管真空。

为了提高了中温太阳能真空集热管的光热转换效率，所述外层玻璃管4的内壁镀有增透膜。

本实用新型工作过程中：带太阳能选择性吸收涂层3的集热管6将太阳光的能量转化为热量，同时通过在外层玻璃管4的内壁镀的增透膜，将罩玻璃管透射比由0.89提高到0.93，从而提高了中温太阳能真空集热管的光热转换效率，所得到的热量通过导热油传递到传热管5上，所述传热管5表面镀有一层耐温达400℃以上的抗高温耐氧化膜层，该膜层为复合有SiO₂、Al₂O₃微粒的Ni镀层。

通过在真空维持、导热管抗高温耐氧化和导热油传热等措施，解决了原有的全玻璃真空太阳集热管长期应用在中温段后性能下降的问题，使中温太阳能真空集热管的工作温度延伸至120℃以上的中温段。

Claims (4)

1.一种中温太阳能真空集热管，其特征是，包括：

内层玻璃管(1)，表面覆盖太阳能选择吸收涂层(3)；

外层玻璃管(4)，设置在内层玻璃管(1)外面；

真空夹层(2)，形成在内层玻璃管(1)和外层玻璃管(4)之间；

集热管(6)，位于内层玻璃管(1)内，且内部充有导热油；

传热管(5)，固定在集热管(6)内，且设有抗高温耐氧化膜；

金属支架(8)，卡接在内层玻璃管(1)和外层玻璃管(4)端部，呈不规则的U型；

非蒸散型吸气剂(7)，固定在金属支架(8)两边上部，并位于内层玻璃管(1)外壁上，以提高太阳真空集热管中温工作时真空寿命；

蒸散型吸气剂(9)，安装在金属支架(8)下部，用于维持太阳真空集热管真空；和

吸气面镜(10)，位于外层玻璃管(4)装有金属支架(8)的一端，以指示太阳真空集热管真空度。

2、根据权利要求1所述中温太阳能真空集热管，其特征在于：所述传热管(5)表面镀有一层耐温达400℃以上的抗高温耐氧化膜层，所述膜层为复合有SiO2、Al2O3微粒的Ni镀层。

3、根据权利要求1所述中温太阳能真空集热管，其特征在于：所述传热管(5)为U型的铜管或不锈钢管。

4.根据权利要求1所述中温太阳能真空集热管，其特征在于：所述外层玻璃管(4)的内壁镀有用于提高中温太阳能真空集热管的光热转换效率的增透膜。

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