CN202195603U - 回路型热管式太阳能集热管 - Google Patents

回路型热管式太阳能集热管 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种回路型热管式太阳能集热管，它包括至少一个蒸发管和至少一个下降管，所述蒸发管与所述下降管连通成回路，所述回路包括在蒸发管外部套设有玻璃管，在玻璃管两端分别设有封堵，所述封堵中央设有通孔，蒸发管上部端口通过通孔与上部连接管一端连接，蒸发管下端口通过通孔与下部回流管一端连接，所述上部连接管另一端与下降管的上端口的侧壁连通，所述下部回流管的另一端与下降管底部连通，在下降管的上端口设有冷凝装置，本实用新型的有益效果是：工质蒸发和冷凝速度快、导热能力高；集热管内无水，不会结垢、抗冻能力强；集热管可并联在同一根下降管上，使得整套集热管结构紧凑，降低了加工成本。

Description

回路型热管式太阳能集热管
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能集热管，尤其涉及一种回路型热管式太阳能集热管。
背景技术
随着人类经济社会的快速发展，人类对能源依赖程度日益增加，能源短缺问题愈发严重。发展新能源，改变能源结构，将是解决这一问题的最有效的方法。太阳能，作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，在能源结构中扮演着举足轻重的作用。在太阳能热利用中，太阳能热水器占有很大的比例。目前市场上最普遍的真空管太阳热水器结构，采用双层同轴全玻璃真空太阳集热管，管内充满液体循环工质，自然循环加热，落水式取水，依靠对流换热。但这种集热管容易结垢，而且在高寒地区有结冰的危险，会造成集热管炸裂损坏。后来相关单位开发了热管式全玻璃真空太阳集热管，虽然这种集热管克服了原来集热管易结垢和易冻裂的缺点，但是这种集热管的工质相变发生在热管内，气态工质和液态工质流动方向相反，二者相互影响，增大了换热热阻，降低了集热管的导热能力。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种回路型热管式太阳能集热管，它具有具有导热能力高，可靠性强的优点。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种回路型热管式太阳能集热管，它包括至少一个蒸发管和至少一个下降管，所述蒸发管与所述下降管连通成回路，所述回路包括在蒸发管外部套设有玻璃管，蒸发管通过支撑件与玻璃管连接，在玻璃管两端分别设有封堵，所述封堵中央设有通孔，蒸发管上部端口通过通孔与上部连接管一端连接，蒸发管下端口通过通孔与下部回流管一端连接，所述上部连接管另一端与下降管的上端口的侧壁连通，所述下部回流管的另一端与下降管底部连通，在下降管的上端口设有冷凝装置，所述冷凝装置包括冷凝端外管以及在冷凝端外管内与其同心的导气管，所述导气管侧壁上设有若干导气管孔，冷凝端外管的上端口与导气管的上端口通过上盖连接，冷凝端外管与下降管的上端口连接，冷凝端外管和导气管之间设有间隙，冷凝端外管外壁设有翅片。
所述蒸发管与所述下降管通过上部连接管水平连接，所述蒸发管与所述下降管通过下部回流管连接，所述下部回流管与蒸发管之间连接呈锐角，所述蒸发管与所述下降管通过上部连接管以及下部回流管连接处设有加强筋。
所述玻璃管包括内玻璃管和外玻璃管，内玻璃管和外玻璃管之间有真空层，内玻璃管内壁敷设有太阳选择性吸收涂层，所述上部连接管和下部回流管和下降管外表面均设有保温材料。
所述支撑件为螺旋状。
本实用新型所述的回路型热管式太阳能集热管，包括集热管、下降管和冷凝装置。集热管包括真空玻璃管、蒸发管、螺旋支撑件和玻璃管接头。蒸发管内壁烧结金属粉末，集热管共用下降管。蒸发管顶端均通过上部连接管水平连接到下降管上，同时蒸发管底部通过下部回流管连接到下降管底部，并且有一定的角度。冷凝装置焊接到下降管顶部，冷凝段管外焊有翅片，管内焊有带有气孔的导气管。整套集热管的连接管和下降管外表面均包裹保温材料。整套集热管的各拐角处均焊有加强筋。烧结的金属粉末为镍粉。集热管的太阳能选择性吸收涂层为Al-N/Cu渐变选择性吸收涂层。
工作原理：太阳光照射到选择性吸收涂层上，加热蒸发管的液体工质，工质在管内沸腾，烧结镍粉增大了工质的气化核心，促进了工质的蒸发，产生的气态工质在下降管内汇合，气态工质上升至冷凝装置的导气管，通过气孔，气态工质在外管内壁处冷凝下降回流到下降管，液态工质通过重力作用沿下降管流到底部，再分别流回蒸发管内，完成整个换热循环。
本实用新型的有益效果是：
1、工质蒸发和冷凝速度快、导热能力高；
2、集热管内无水，不会结垢、抗冻能力强；
3、集热管可并联在同一根下降管上，使得整套集热管结构紧凑，降低了加工成本。
附图说明
图1为回路型热管式太阳能集热管示意图。
图2为集热管内工质流程示意图。
图3为蒸发管局部示意图。
图4为冷凝装置示意图。
其中1.冷凝装置，2.加强筋，3.翅片，4.导气管，5.上盖，6.上部连接管，7.保温材料，8.蒸发管，9.下降管，10.下部回流管，11.支撑件，12.外玻璃管，13.内玻璃管，14.真空层，15.冷凝端外管，16.太阳选择性吸收涂层，17.导气管孔，18.烧结镍粉。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
图1和图2中展示了一种回路型热管式太阳能集热管，它包括两个蒸发管8和一个下降管9，所述蒸发管8与所述下降管9连通成回路，所述回路包括在蒸发管8外部套设有玻璃管，蒸发管通过支撑件11与玻璃管有连接，在玻璃管两端分别设有封堵，所述封堵中央设有通孔，蒸发管8上部端口通过通孔与上部连接管6一端连接，蒸发管8下端口通过通孔与下部回流管10一端连接，所述上部连接管6另一端与下降管9的上端口的侧壁连通，所述下部回流管10的另一端与下降管9底部连通，在下降管9的上端口设有冷凝装置1，所述冷凝装置1包括冷凝端外管15以及在冷凝端外管15内与其同心的导气管4，所述导气管4侧壁上设有若干导气管孔17，冷凝端外管15的上端口与导气管4的上端口通过上盖5连接，冷凝端外管15与下降管9的上端口连接，冷凝端外管15和导气管4之间设有间隙，冷凝端外管15外壁设有翅片3。
所述蒸发管8与所述下降管9通过上部连接管6水平连接，所述蒸发管8与所述下降管9通过下部回流管10连接，所述下部回流管10与蒸发管8之间连接呈锐角，所述蒸发管8与所述下降管9通过上部连接管6以及下部回流管10连接处设有加强筋2。
所述玻璃管包括内玻璃管13和外玻璃管12，内玻璃管13和外玻璃管12之间有真空层14，内玻璃管13内壁敷设有太阳选择性吸收涂层16，所述太阳选择性吸收涂层为Al-N/Cu渐变选择性吸收涂层，蒸发管8内壁上附有烧结镍粉18。
所述上部连接管6和下部回流管10和下降管9外表面均设有保温材料7。
所述支撑件11为螺旋状。
当太阳管照射到附在内玻璃管13管壁上的太阳选择性吸收涂层16时，吸收的光能转换成热能，来加热蒸发管8内的液态工质，工质在管内沸腾，转变成气态。气态工质向上运动通过连接管到达下降管9，两个蒸发管8的气态工质在下降管9顶部汇合，再传输到冷凝装置1的导气管4，气态工质在冷凝装置1冷凝成液态。液态工质由于重力作用沿下降管9管壁向下流动，在下降管9底部工质分流，通过具有一定倾斜角的下部回流管10返回蒸发管8，完成整个换热过程。
图3，展示了蒸发管局部示意图。在蒸发管8管壁上烧结了一层很薄的镍粉。这样在蒸发管8内液态工质时，管壁上的气化核心数就大大增大，产生气泡的数量和速度增大，从而强化了液态工质的沸腾。
图4，展示了冷凝装置示意图。气态工质通过下降管9顶部到达冷凝装置1内的导气管4，气体通过导气管孔17进入冷凝端外管15和导气管4之间的间隙，在此处冷凝成液态。液态工质沿外管壁向下流回下降管9，这样就避免了冷凝装置1内气态和液态工质流动相互干扰，减小了换热热阻。同时，冷凝端外管15外壁上焊有翅片3，增大了外部循环水与管内工质的换热面积，从而强化了换热。
本实用新型共四处采用了强化换热技术，分别为太阳能集热管的蒸发管8和下降管9分离，蒸发管8内壁烧结镍粉18，冷凝装置1内设置导气管4，冷凝端外管15接翅片3。因此，本实用新型在保证了太阳能集热管安全可靠性的同时，大大增强了太阳能集热管的导热能力，提高了太阳能的利用效率。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，它包括至少一个蒸发管和至少一个下降管，所述蒸发管与所述下降管连通成回路，所述回路包括蒸发管，蒸发管外部套设有玻璃管，蒸发管通过支撑件与玻璃管有连接，在玻璃管两端分别设有封堵，所述封堵中央设有通孔，蒸发管上部端口通过通孔与上部连接管一端连接，蒸发管下端口通过通孔与下部回流管一端连接，所述上部连接管另一端与下降管的上端口的侧壁连通，所述下部回流管的另一端与下降管底部连通，在下降管的上端口设有冷凝装置。
2.如权利要求1所述的一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，所述冷凝装置包括冷凝端外管以及在冷凝端外管内与其同心的导气管，所述导气管侧壁上设有若干导气管孔，冷凝端外管的上端口与导气管的上端口通过上盖连接，冷凝端外管与下降管的上端口连接，冷凝端外管和导气管之间设有间隙，冷凝端外管外壁设有翅片。
3.如权利要求1所述的一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，所述蒸发管与所述下降管通过上部连接管水平连接，所述蒸发管与所述下降管通过下部回流管连接，所述下部回流管与蒸发管之间连接呈锐角，所述蒸发管与所述下降管通过上部连接管以及下部回流管连接处设有加强筋。
4.如权利要求1所述的一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，所述玻璃管包括内玻璃管和外玻璃管，内玻璃管和外玻璃管之间有真空层，内玻璃管内壁敷有太阳选择性吸收涂层，所述太阳选择性吸收涂层为Al-N/Cu渐变选择性吸收涂层，蒸发管内壁上附有烧结镍粉。
5.如权利要求1所述的一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，所述上部连接管和下部回流管和下降管外表面均设有保温材料。
6.如权利要求1所述的一种回路型热管式太阳能集热管，其特征是，所述支撑件为螺旋状。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107238220A (zh) * 2017-08-08 2017-10-10 李春信 一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器
CN108061384A (zh) * 2017-11-18 2018-05-22 山东龙光天旭太阳能有限公司 一种适于工业应用的中温太阳能集热管及制造方法

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