CN202267235U - 一种传热改善型u型太阳能集热管 - Google Patents

一种传热改善型u型太阳能集热管 Download PDF

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胡亚才
张良
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Abstract

本实用新型公开了一种传热改善型U型太阳能集热管。入口法兰与套管外管连接管、波纹连接管、套管外管顺次连接；套管内管一端与入口法兰和套管外管连接管一端焊接连接；套管内管的另一端与套管外管相通；套管外管连接管管壁开口与蒸汽出口管一端连接，蒸汽出口管另一端与蒸汽法兰连接；真空玻璃管套在套管外管外面，并通过波纹连接管焊接连接；套管外管另一端与真空玻璃管封闭端之间设有支撑件；热阻内嵌管通过过盈配合与套管内管连接，形成热阻区，真空玻璃管上设有真空抽气口。本实用新型通过在套管内管入口处安装热阻内嵌管，增大套管内管液体与套管外管气体在蒸汽出口处之间的传热热阻，从而达到改善传热，保证和提高集热管出口蒸汽品质的目的。

Description

一种传热改善型U型太阳能集热管
技术领域
本实用新型涉及太阳能热利用技术，尤其涉及一种传热改善型U型太阳能集热管。
背景技术
太阳能热发电技术已成为当前太阳能高效利用的主要发展方向之一。作为当前技术最成熟、商业化程度最高的槽式太阳能热发电技术，我国目前也在逐步开展槽式太阳能热发电商业化示范项目建设。目前槽式太阳能系统采用的集热管主要为直通式集热管，其优点在于通过串联连接可获得高温蒸汽，但也存在两端温差过大，金属管应力过高，金属与玻璃管之间焊接工艺受限等问题。中国专利 ZL 2008 2 0168123.6 提出了一种同轴套管式U型集热管，提供了一种成品率高、结构简单、造价便宜 、便于大面积推广的中高温集热管。但该集热管在使用过程中出现了蒸汽出口温度偏低、集热管对流散热损失过大等问题。因此，该种类型U型集热管在改善传热等方面还有进一步提升的空间。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述缺点，提出一种传热改善型U型太阳能集热管。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
传热改善型U型太阳能集热管包括套管外管连接管、热阻内嵌管、入口法兰、蒸汽出口管、蒸汽法兰、热阻区、波纹连接管、真空抽气口、真空玻璃管、套管外管、套管内管、支撑件；入口法兰与套管外管连接管、波纹连接管、套管外管顺次连接；套管内管一端与入口法兰和套管外管连接管一端焊接连接；套管内管的另一端与套管外管相通；套管外管连接管管壁开口与蒸汽出口管一端连接，蒸汽出口管另一端与蒸汽法兰连接；真空玻璃管套在套管外管外面，并通过波纹连接管焊接连接；套管外管另一端与真空玻璃管封闭端之间设有支撑件；热阻内嵌管通过过盈配合与套管内管连接，形成热阻区，真空玻璃管上设有真空抽气口。
所述的热阻内嵌管为楔型管结构，它包括楔型端头、入口端、流道、楔型渐扩管和出口端；楔型端头的一端口与楔型渐扩管的小端口相连，楔型端头的另一端口为入口端，楔型渐扩管的大端口为出口端。
 本实用新型通过在U型太阳能集热管套管内管入口处安装热阻内嵌管，增大套管内管液体与套管外管气体在蒸汽出口处之间的传热热阻，减少出口蒸汽和入口冷凝水之间的对流换热，从而达到改善传热，保证和提高集热管出口蒸汽品质的目的。热阻内嵌管通过在套管内管中形成一部分相对热阻区空间，通过增加热阻解决了在蒸汽出口处由于温差较大导致散热量较大的缺点。因此，出口蒸汽的温度得到提高，品质也得到加强，最终提高系统效率。
附图说明
图1是本实用新型的传热改善型U型太阳能集热管结构图；
图2是本实用新型的传热改善型U型太阳能集热管的A-A截面图；
图3是本实用新型的热阻内嵌管结构图；
图中：套管外管连接管1、热阻内嵌管2、入口法兰3、蒸汽出口管4、蒸汽法兰5、热阻区6、波纹连接管7、真空抽气口8、真空玻璃管9、套管外管10、套管内管11、支撑件12、楔型端头13、入口端14、流道15、楔型渐扩管16和出口端17。
具体实施方式
如图1和图2所示，传热改善型U型太阳能集热管包括套管外管连接管1、热阻内嵌管2、入口法兰3 、蒸汽出口管4、蒸汽法兰5、热阻区6、波纹连接管7、真空抽气口8、真空玻璃管9、套管外管10、套管内管11、支撑件12；入口法兰3与套管外管连接管1、波纹连接管7、套管外管10顺次连接；套管内管11一端与入口法兰3和套管外管连接管1一端焊接连接；套管内管11的另一端与套管外管10相通；套管外管连接管1管壁开口与蒸汽出口管4一端连接，蒸汽出口管4另一端与蒸汽法兰5连接；真空玻璃管9套在套管外管10外面，并通过波纹连接管7焊接连接；套管外管10另一端与真空玻璃管9封闭端之间设有支撑件12；热阻内嵌管2通过过盈配合与套管内管11连接，形成热阻区6，真空玻璃管9上设有真空抽气口8。
如图3所示，所述的热阻内嵌管2为楔型管结构，它包括楔型端头13、入口端14、流道15、楔型渐扩管16和出口端17；楔型端头13的一端口与楔型渐扩管16的小端口相连，楔型端头13的另一端口为入口端14，楔型渐扩管16 的大端口为出口端17。
 所述的热阻内嵌管2与套管内管11采用过盈配合安装，楔型端头13与套管内管11一端采用焊接连接，出口端17与套管内管11 过盈配合并利用耐高温胶水密封形成热阻区6。
 所述的套管外管连接管1、热阻内嵌管2、入口法兰3、波纹连接管7、真空玻璃管9、套管外管10、套管内管11同轴安装。
传热改善型U型太阳能集热管的传热流动过程如下：太阳光通过聚光反射镜透过真空玻璃管，大部分光能被套管外管上的选择性涂层吸收转化为热能，加热套管内管和套管外管之间的蒸汽。经入口法兰流入套管内管的冷凝水与套管外管内的蒸汽通过内套管管壁形成对流换热，冷凝水经过加热产生蒸汽从内套管流入外套管，并进一步加热为过热蒸汽，通过外套管连接管从蒸汽出口管和法兰流出。
为改善集热管的传热过程，保证出口蒸汽品质，套管内管入口处安装热阻内嵌管，在冷凝水入口和蒸汽出口形成一个对流热阻区，增大套管内管冷凝水与套管外管气体在蒸汽出口处之间的传热热阻，减少出口蒸汽和入口冷凝水之间的对流换热，从而达到改善传热，保证和提高集热管出口蒸汽品质的目的。外套管套有真空玻璃管，并采用波纹管进行金属焊接，保证集热管与外界的真空保温，并减少对流散热损失。外套管连接管的下半管在工作过程中接受聚光加热，因此在保温过程中，套管连接管只对上半管进行保温。
本实用新型通过在U型太阳能集热管套管内管入口端与套管外管蒸汽出口端引入热阻区，减少出口蒸汽同入口冷凝水之间的对流换热，保证出口蒸汽的品质。同时在真空玻璃管与套管外管之间采用波纹管连接，提高集热管的保温系数，从减少集热管对流散热损失，最终达到改善集热管传热效果的目的，从而达到改善传热，保证和提高集热管出口蒸汽品质的目的，出口蒸汽的温度得到提高，品质也得到加强，最终提高系统效率。

Claims (2)

1.一种传热改善型U型太阳能集热管，其特征在于包括套管外管连接管(1)、热阻内嵌管（2）、入口法兰(3) 、蒸汽出口管(4)、蒸汽法兰(5)、热阻区(6)、波纹连接管(7)、真空抽气口(8)、真空玻璃管(9)、套管外管(10)、套管内管(11)、支撑件(12)；入口法兰(3)与套管外管连接管(1)、波纹连接管(7)、套管外管(10)顺次连接；套管内管(11)一端与入口法兰(3)和套管外管连接管(1)一端焊接连接；套管内管(11)的另一端与套管外管(10)相通；套管外管连接管(1)管壁开口与蒸汽出口管(4)一端连接，蒸汽出口管(4)另一端与蒸汽法兰(5)连接；真空玻璃管(9)套在套管外管(10)外面，并通过波纹连接管(7)焊接连接；套管外管(10)另一端与真空玻璃管(9)封闭端之间设有支撑件(12)；热阻内嵌管（2）通过过盈配合与套管内管(11)连接，形成热阻区(6)，真空玻璃管(9)上设有真空抽气口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种传热改善型U型太阳能集热管，其特征在于所述的热阻内嵌管（2）为楔型管结构，它包括楔型端头(13)、入口端(14)、流道(15)、楔型渐扩管(16)和出口端(17)；楔型端头(13)的一端口与楔型渐扩管(16)的小端口相连，楔型端头(13)的另一端口为入口端(14)，楔型渐扩管(16) 的大端口为出口端(17)。
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