CN202660797U - 金属真空高温集热管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种金属真空高温集热管，包括玻璃外管、贯穿玻璃外管的金属内管、波纹管和连接法兰，玻璃外管两端分别密封连接一个波纹管，波纹管通过连接法兰密封连接在金属内管上，在玻璃外管、波纹管和金属内管之间形成真空腔，其特征在于：玻璃外管覆有隔热反射层；隔热反射层有一入射窗口，入射窗口与玻璃外管的中轴线平行，它由玻璃外管一端延伸到另一端，入射窗口的宽度为20~180弧度。由于该集热管的玻璃外管覆有一隔热反射层，能将集热管在高温状态下发射的热辐射反射回集热管并被二次吸收，有效地提高了集热管的集热温度，从而减少对目标热能集热设计中对集热管的使用数量，降低集热系统投资规模，减少占地面积。

Description

金属真空高温集热管
技术领域
本实用新型涉及太阳能应用领域，尤其涉及一种太阳能热利用系统中的金属真空高温集热管。
背景技术
热散失从机理上解释为气体对流、物质传导以及辐射三种方式。集热管是一种太阳能集热器中的关键部件，一般有复合玻璃集热管、金属集热管以及由玻璃和金属管复合的金属真空集热管。在目前报道的金属真空集热管中，一般是由玻璃外管、法兰、波纹管、金属内管组成。金属内管贯穿玻璃外管，加工时，将玻璃外管端部、法兰、波纹管、金属内管外壁循序焊接密封，在玻璃外管内形成真空腔，太阳能透过玻璃外管抵达真空腔中金属内管，对金属内管中的热媒进行热交换，从而使金属内管在吸收太阳热能后防止热能通过气体对流重新散失。
这种结构只能解决气体对流造成的热损失，但无法解决热辐射的散失。目前虽然在集热管中大量使用的减反射层，但其作用只能解决100度低温状态下的热辐射，而在200度以上的高温后，减反射的作用大大降低，辐射造成热损以级数方式增加，造成集热管的温度在较低温度就达到热平衡，无法获得高温。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对现有金属真空集热管存在的只能在低温状态下就达到热平衡，无法获得高温的缺点，提出了一种金属真空高温集热管，这种集热管能将集热管在高温状态下发射的热辐射反射回集热管并被吸收，有效的提高了集热管的集热温度。
本实用新型是这样实现的：一种金属真空高温集热管，包括玻璃外管、贯穿玻璃外管的金属内管、波纹管和连接法兰，金属内管外壁上镀有减反射层，玻璃外管两端分别密封连接一个波纹管，波纹管另一端通过连接法兰密封连接在金属内管上，在玻璃外管、波纹管和金属内管之间形成真空腔，其特征在于：所述的玻璃外管覆有隔热反射层；所述的隔热反射层有一入射窗口，入射窗口与玻璃外管的中轴线平行，它由玻璃外管一端延伸到另一端，入射窗口的宽度为20~180弧度。
在本实用新型中：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的内壁。
在本实用新型中：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的外壁。
在本实用新型中：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的内壁和外壁。
在本实用新型中：所述的玻璃外管覆有隔热反射层是指：隔热反射层通过镀膜，或涂覆镜面涂层，或粘贴金属薄膜的方式覆着在玻璃外管。
在本实用新型中：在玻璃外管和波纹管外设有一个同轴心的外套管，外套管两端通过法兰与金属内管焊接，外套管内壁为隔热反射层，外套管上设有一入射窗口，入射窗口与金属内管的中轴线平行，入射窗口由外套管一端延伸到另一端，入射窗口的宽度为20~180弧度。
在本实用新型中：所述的外套管采用金属外套管，外套管内壁的隔热反射层为抛光面，或择一选择镀膜、涂覆镜面涂层和粘贴金属薄膜的方式形成隔热反射层。
在本实用新型中：所述的外套管采用非金属外套管，在外套管内壁通过择一选择镀膜、涂覆镜面涂层和粘贴金属薄膜的方式形成隔热反射层。
本实用新型的优点在于，不仅能像传统集热管那样能够解决气体对流造成的热损失，而且还能解决热辐射的散失，更重要的是能将集热管在高温状态下发射的热辐射反射回集热管并被吸收。本实用新型采用了隔热反射屏的原理将集热管在高温状态下发射的热辐射反射回集热管并被吸收，有效地提高了集热管的集热温度，根据我们的实验数据，可以提高集热效率60%，从而减少对目标热能集热设计中对集热管的使用数量，降低集热系统投资规模，减少占地面积。
附图说明
图1是本实用新型实施例的基本结构示意图。
图2是图1一种实施方式的A- A剖面示意图。
图3是图1另一种实施方式的A- A剖面示意图。
图4是图1又一种实施方式的A- A剖面示意图。
图中：1、金属内管，2、连接法兰，3、波纹管，4、玻璃外管，5、隔热反射层，6、真空腔，7入射窗口，8、外套管。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
由图1可见，金属真空高温集热管，包括玻璃外管4、贯穿玻璃外管4的金属内管1、波纹管3和连接法兰2，金属内管1外壁上镀有减反射层，玻璃外管4两端分别密封连接一个波纹管3，波纹管3另一端通过连接法兰2密封连接在金属内管1上，在玻璃外管4、波纹管3和金属内管1之间形成真空腔6。所述的玻璃外管4覆有一隔热反射层5；所述的隔热反射层5有一入射窗口7，入射窗口7与玻璃外管4的中轴线平行，它由玻璃外管4一端延伸到另一端，入射窗口7的宽度为20~180弧度。
在图2中隔热反射层5采用金属镀膜在玻璃外管4的内壁附着，并留出一不镀膜的入射窗口7，入射窗口7与玻璃外管4的中轴线平行，它由玻璃外管4一端延伸到另一端，入射窗口7的宽度为20~180弧度，这样聚集的光线通过入射窗口7进入真空集热管，并被金属内管1吸收热能，金属内管1被加热后产生热辐射线，达到隔热反射层5后，被隔热反射层5重新反射回金属内管1再次被吸收，从而使集热管热平衡温度大大提高，有效地提高了集热管的集热温度。
在图3中，将隔热反射层5的金属镀膜可设置在玻璃外管4的外壁，并留出一不镀膜的入射窗口7，入射窗口7与玻璃外管4的中轴线平行，它由玻璃外管4一端延伸到另一端，入射窗口7的宽度为20~180弧度，这样聚集的光线通过入射窗7进入真空集热管，并被金属内管1吸收热能，金属内管1被加热后产生热辐射线，达到隔热反射层5后，被隔热反射层5重新反射回金属内管1再次被吸收，同样使集热管热平衡温度大大提高。
在图4中，玻璃外管4和波纹管3外设有一个同轴心的外套管8，外套管8两端通过连接法兰2与金属内管1焊接，外套管8内壁为隔热反射层5，外套管8上设有一入射窗口7，入射窗口7与金属内管1的中轴线平行，入射窗口7由外套管8一端延伸到另一端，入射窗口7的宽度为20~180弧度，在光线通过入射窗7进入真空集热管时，并被金属内管1吸收热能，金属内管1被加热后产生热辐射线，达到隔热反射层5后，被隔热反射层5重新反射回金属内管1再次被吸收，同样使集热管热平衡温度大大提高。
这种设计除了可以形成隔热反射层外，还可以起到保护玻璃管的作用，有效防止外部物体对玻璃外管的冲击和环境温度的剧烈变化造成的玻璃管外管炸裂。
以下为2012年1月份在南京对金属集热管在加装隔热反射层前后的集热对比数据。
以实施例4的结构的集热管为试验组，它与对照组的区别仅在于：实验组加装了外套管，直径为150cm，外套管的材质为不锈钢，隔热反射层为抛光面，入射窗口的宽度为40弧度。对照组没有加装外套管。
玻璃外管的直径为90cm，金属内管的直径为60cm，金属内管的减反射层均为铜，金属内管的集热管吸收率均为96%，100度温度状态下的发射率均为14%，管长均为2米，自动跟踪聚光板的面积均为5平方米。实验组和对照组安装位置的环境相同，地点紧邻，测试时段为中午12点至下午2点，环境温度7度，负载均为导热油70升。试验结果如下：
集热管 集热时间（小时） 空晒温度（℃） 带负载温度（℃）
无隔热反射层 2 421 133
有隔热反射层 2 548 189
其中，空晒温度（度）是指不加注导热油，金属内管的最高温度，带负载温度是指加注导热油70升后下午2点的测试油温。
试验结果证明，在两小时中，加装隔热反射层前后，对相同结构的金属集热管产生56℃的温差。
以上各实施例不是对本实用新型的具体限制，例如，具体实施时，上述三种隔热反射层的保温方式可以单独使用，也可以几种方式配合使用，隔热反射层制造的方式可以为镀膜、涂覆镜面涂层、粘贴金属薄膜等方式，所述的外套管8可以采用金属材质或非金属材质，在外套管8内壁可以通过镀膜、或涂覆镜面涂层或粘贴金属薄膜的方式形成隔热反射层。当外套管采用金属材质时，外套管内壁的隔热反射层也可以采用抛光面。

Claims (8)

1.一种金属真空高温集热管，包括玻璃外管、贯穿玻璃外管的金属内管、波纹管和连接法兰，金属内管外壁上镀有减反射层，玻璃外管两端分别密封连接一个波纹管，波纹管另一端通过连接法兰密封连接在金属内管上，在玻璃外管、波纹管和金属内管之间形成真空腔，其特征在于：所述的玻璃外管覆有隔热反射层；所述的隔热反射层有一入射窗口，入射窗口与玻璃外管的中轴线平行，它由玻璃外管一端延伸到另一端，入射窗口的宽度为20~180弧度。
2.根据权利要求1所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的内壁。
3.根据权利要求1所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的外壁。
4.根据权利要求1所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的隔热反射层覆在玻璃外管的内壁和外壁。
5.根据权利要求1~4之一所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的玻璃外管覆有隔热反射层是指：隔热反射层通过镀膜，或涂覆镜面涂层，或粘贴金属薄膜的方式覆着在玻璃外管。
6.根据权利要求1所述的金属真空高温集热管，其特征在于：在玻璃外管和波纹管外设有一个同轴心的外套管，外套管两端通过连接法兰与金属内管焊接，外套管内壁为隔热反射层，外套管上设有一入射窗口，入射窗口与金属内管的中轴线平行，入射窗口由外套管一端延伸到另一端，入射窗口的宽度为20~180弧度。
7.根据权利要求6所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的外套管采用金属外套管，外套管内壁的隔热反射层为抛光面，或择一选择镀膜、涂覆镜面涂层和粘贴金属薄膜的方式形成隔热反射层。
8.根据权利要求6所述的金属真空高温集热管，其特征在于：所述的外套管采用非金属外套管，在外套管内壁通过择一选择镀膜、涂覆镜面涂层和粘贴金属薄膜的方式形成隔热反射层。
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CN102721215A (zh) * 2012-07-10 2012-10-10 朱雷 金属真空高温集热管
CN104006553A (zh) * 2013-02-27 2014-08-27 丛国芳 真空高温集热管的保温装置

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