CN202885318U - 一种太阳能集热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能集热管，包括金属内管、金属外管、第一联结头和第二联结头，金属外管套在金属内管外，金属内管和金属外管的对应位置均开有轴向缝，金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处焊接在一起形成密封边，成为一套管体，金属内管的外壁与金属外管的内壁之间为流道，金属内管的内壁之内构成吸收腔，金属内管的内壁上具有高温处理的氧化黑色层或者高吸收率的高温黑色涂层，轴向缝上覆盖有低发射率、高透过率的透明玻璃，金属外管外还包覆有第一保温隔热层和第二保温隔热层，透明玻璃的边部插装在第一保温隔热层和第二保温隔热层之间，第一联结头和第二联结头分别固定在套管体的两端。本实用新型制造简单，成本低，吸热效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种中高温太阳能集热管，属于太阳能中高温利用领域。
背景技术
太阳能中高温利用主要由槽式聚焦器、太阳能自动跟踪装置、中高温集热管、应用装置等组成。太阳能经槽式聚焦器聚焦到集热管的吸收面上，加热吸收面，使吸收管的温度升高，流体在吸热管内流动，吸收吸热管的能量而升高温度，作为中高温利用的工作介质。
目前，在中高温集热系统中，都采用玻璃-金属真空集热管作为接收器。其基本结构为外管为玻璃管，内管为金属管，两端采用金属波纹管、可伐合金以及法兰将玻璃管与金属管连接起来，玻璃管与金属管采用热压封接或熔封封接。金属外管外壁利用磁控溅射有选择性吸收涂层，玻璃管与金属管间抽真空（如图6）。然而，由于玻璃管与金属管的封接工艺复杂，技术难度高，磁控溅射的选择性吸收膜层在高温下的性能稳定性难以控制，以至于目前只有德国的Schott、以色列Solel、意大利ENEA三个厂家掌握了这种高温真空集热管的制造工艺。国内目前还没有能够生产用于太阳能中高温利用的商业产品。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够克服玻璃-金属真空太阳能集热管密封工艺复杂、结构复杂及接收器吸热管周向温度分布不均匀问题的太阳能集热管。
实现上述目的的技术方案是：一种太阳能集热管，包括金属内管、金属外管、第一联结头和第二联结头，所述金属外管套在金属内管外，金属内管和金属外管的对应位置均开有轴向缝，金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处焊接在一起形成密封边，使金属内管和金属外管成为一套管体，所述金属内管的外壁与金属外管的内壁之间为流道，所述金属内管的内壁之内构成吸收腔，金属内管的内壁上具有高温处理的氧化黑色层或者高吸收率的高温黑色涂层，所述轴向缝上覆盖有低发射率、高透过率的透明玻璃，所述金属外管外还包覆有第一保温隔热层和第二保温隔热层，所述透明玻璃的边部插装在第一保温隔热层和第二保温隔热层之间，所述第一联结头和第二联结头分别固定在套管体的两端，所述第一联结头和第二联结头均具有液流口，液流口与流道连通。
所述流道内设有传热肋片。
所述传热肋片设在金属内管上。
或者所述传热肋片设在金属外管上。
或者所述传热肋片设在金属内管和金属外管上。
所述金属内管两端均具有第一球头，所述第一联结头和第二联结头上均具有相应的第二球头，第一球头与第二球头之间形成一定液流缝隙，液流缝隙两端分别连通相应的液流口和流道。
所述轴向缝的面积为吸收腔的横截面面积的5~20%。
所述套管体的两端固定有第一管体联结法兰和第二管体联结法兰，第一联结头和第二联结头上分别具有第一联结法兰和第二联结法兰，第一联结法兰和第二联结法兰分别与相应的第一管体联结法兰和第二管体联结法兰固定连接。
所述金属外管外还包覆有第一保温隔热层和第二保温隔热层。
采用上述技术方案后，由于吸收腔内的内管壁上具有高温氧化黑色层，因而太阳光吸收率高；由于轴向缝上覆盖有低发射率、高透过率的透明玻璃，因此，可以有效降低吸收腔的对外界的散热，提高了吸收腔的温度和吸热效率；由于金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处焊接在一起形成密封边，使金属内管和金属外管成为一套管体，因此，取消了现有技术的玻璃-金属管之间的密封工艺和高温选择性吸收涂层，从而克服了玻璃-金属真空太阳能集热管密封工艺复杂、结构复杂及接收器吸热管周向温度分布不均匀问题。使用时，太阳光经从太阳能集热管的轴向缝处的低发射率高透明的透明玻璃进入吸收腔，由金属内管的内壁吸收太阳能而升温，流道内的介质（如水、油）与金属内管进行流动换热，金属内管将吸收的太阳能传给流体介质，提高介质的出口温度。
本实用新型不仅制造简单，成本低，可以大规模生产，而且具有热效率与玻璃-金属真空太阳能集热管相当，工作范围和应用场合宽等优点。
附图说明
以下结合附图给出的实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的太阳能集热管的结构正视图。
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2的B-B剖视图；
图4是本实用新型中的联结头的结构示意图；
图5是本实用新型中的金属内管、金属外管与透明玻璃、保温隔热层的装配结构图；
图6是现有技术的太阳能集热管的结构示意图。
具体实施方式
如图6所示，现有技术的太阳能集热管，为外管为玻璃管，内管为金属管，两端采用金属波纹管、可伐合金以及法兰将玻璃管与金属管连接起来，玻璃管与金属管采用热压封接或熔封封接。
如图1、2、3、4、5所示，本实用新型的一种太阳能集热管，包括金属内管8、金属外管7、第一联结头15和第二联结头16，所述金属外管7套在金属内管8外，金属内管8和金属外管7的对应位置均开有轴向缝8-1、7-1，金属内管8的缝沿处与金属外管7对应的缝沿处焊接在一起形成密封边11、12，使金属内管8和金属外管7成为一套管体，所述金属内管8的外壁与金属外管7的内壁之间为流道13，所述金属内管8的内壁18之内构成吸收腔3，金属内管8的内壁18上具有高温处理的氧化黑色层或者高吸收率的高温黑色涂层，所述轴向缝8-1、7-1上覆盖有低发射率、高透过率的透明玻璃9，所述金属外管7外还包覆有第一保温隔热层6和第二保温隔热层5，所述透明玻璃9的边部插装在第一保温隔热层6和第二保温隔热层5之间，所述第一联结头15和第二联结头16分别固定在套管体的两端，所述第一联结头15和第二联结头16均具有液流口15-1、16-1，液流口15-1、16-1与流道13连通。
低发射率、高透过率的透明玻璃9可以采用上海硅酸盐研究所研制的LowE玻璃，该玻璃利用真空沉积技术的在玻璃表面沉积一层低辐射涂层，一般由若干金属或金属氧化物薄层和衬底组成。
高温处理的氧化黑色层一般是指金属经300~500℃加热，表面生成的氧化黑色层。
高吸收率的高温黑色涂层一般是指黑铬涂层，或黑镍涂层，或三靶磁控溅射制备铝-铜-铁准晶涂层。
如图3、5所示，所述流道13内设有传热肋片14。传热肋片14能够扰动流道13内的流体介质，能使流体介质较好地与套管体进行流动换热。
如图3、5所示，所述传热肋片14设在金属内管8上。或者所述传热肋片14设在金属外管7上。或者所述传热肋片14设在金属内管8和金属外管（7）上。
如图3、5所示，所述金属内管8两端均具有第一球头8-2、8-3，所述第一联结头15和第二联结头16上均具有相应的第二球头15-2、16-2，第一球头8-2、8-3与第二球头15-2、16-2之间形成一定液流缝隙19、20，液流缝隙19、20两端分别连通相应的液流口15-1、16-1和流道（13）。通过液流缝隙19、20，流体介质能够均匀覆盖流过金属内管8的外表面，进一步提高换热效果。
如图2、5所示，所述轴向缝8-1、7-1的面积为吸收腔3的横截面面积的5~20%。这样，具有较高的太阳光吸收率，可以有效的吸收入射的太阳辐射能量。
如图2、5所示，最好是，所述轴向缝8-1、7-1的面积为吸收腔3的横截面面积的10%。
如图1、2、3、4、5所示，所述套管体的两端固定有第一管体联结法兰4和第二管体联结法兰10，第一联结头15和第二联结头16上分别具有第一联结法兰15-3和第二联结法兰16-3，第一联结法兰15-3和第二联结法兰16-3分别与相应的第一管体联结法兰4和第二管体联结法兰10固定连接。
如图1、2、3、5所示，为了降低热损失，所述金属外管7外还包覆有第一保温隔热层5和第二保温隔热层6。
如图1、2、3、5所示，使用时，流体介质（如水、油）从所述第一联结头15的液流口15-1流经液流缝隙19，进入流道13； 同时，太阳光经太阳能集热管的轴向缝8-1、7-1处的低发射率、高透明的透明玻璃9进入吸收腔3，由金属内管8的内管壁18吸收太阳能而升温，流道13内的流体介质与金属内管8进行流动换热，金属内管8将吸收的太阳能传给流体介质，提高流体介质的温度。流道13内的流体介质再从经液流缝隙20，从第二联结头16的液流口16-1流出。
Claims (8)
1.一种太阳能集热管，其特征在于：
a、包括金属内管（8）、金属外管（7）、第一联结头（15）和第二联结头（16），
b、所述金属外管（7）套在金属内管（8）外，金属内管（8）和金属外管（7）的对应位置均开有轴向缝（8-1、7-1），金属内管（8）的缝沿处与金属外管（7）对应的缝沿处焊接在一起形成密封边（11、12），使金属内管（8）和金属外管（7）成为一套管体，
c、所述金属内管（8）的外壁与金属外管（7）的内壁之间为流道（13），所述金属内管（8）的内壁（18）之内构成吸收腔（3），金属内管（8）的内壁（18）上具有高温处理的氧化黑色层或者高吸收率的高温黑色涂层，
d、所述轴向缝（8-1、7-1）上覆盖有低发射率、高透过率的透明玻璃（9），
e、所述金属外管（7）外还包覆有第一保温隔热层（6）和第二保温隔热层（5），所述透明玻璃（9）的边部插装在第一保温隔热层（6）和第二保温隔热层（5）之间，
f、所述第一联结头（15）和第二联结头（16）分别固定在套管体的两端，
g、所述第一联结头（15）和第二联结头（16）均具有液流口（15-1、16-1），液流口（15-1、16-1）与流道（13）连通。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述流道（13）内设有传热肋片（14）。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述传热肋片（14）设在金属内管（8）上。
4.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述传热肋片（14）设在金属外管（7）上。
5.根据权利要求2所述的太阳能集热管，其特征在于：所述传热肋片（14）设在金属内管（8）和金属外管（7）上。
6.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述金属内管（8）两端均具有第一球头（8-2、8-3），所述第一联结头（15）和第二联结头（16）上均具有相应的第二球头（15-2、16-2），第一球头（8-2、8-3）与第二球头（15-2、16-2）之间形成一定液流缝隙（19、20），液流缝隙（19、20）两端分别连通相应的液流口（15-1、16-1）和流道（13）。
7.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述轴向缝（8-1、7-1）的面积为吸收腔（3）的横截面面积的5~20%。
8.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述套管体的两端固定有第一管体联结法兰（4）和第二管体联结法兰（10），第一联结头（15）和第二联结头（16）上分别具有第一联结法兰（15-3）和第二联结法兰（16-3），第一联结法兰（15-3）和第二联结法兰（16-3）分别与相应的第一管体联结法兰（4）和第二管体联结法兰（10）固定连接。
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