CN203336859U - 一种无间隙的翅片式太阳能集热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无间隙的翅片式太阳能集热管。本实用新型通过铝质翅片挤压拉升工艺成整体中心套管式结构，套管式翅片与金属管之间利用充灌导热流体配合间隔整圈热轧工艺，或者芯棒金属管内胀接工艺，实现铝质翅片套管与金属管之间的无间隙连接，从而减小接触热阻、增大太阳能集热管的集热效率。装置包括真空玻璃管、置于玻璃管内的带翅片的金属管、管端密封塞，以及翅片和金属管间的导热流体。通过导热流体、间隔整圈热轧等的结构设计，可实现由翅片金属表面集热涂层——翅片——金属管的高效接触热传导，满足中高温介质的制取需求，保证其适用性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型公开了一种无间隙的翅片式太阳能集热管，涉及太阳能热利用领域。
背景技术
在能源压力的冲击下，近年来国内新型能源太阳能相关产业迅猛发展。太阳能热水器已成为一种最为普遍的太阳能应用装置。现在太阳能能源作为一种重要的可再生能源，其应用范围已不再局限于家用太阳能热水器，中高温热水（工质）也已开始研发并应用于有机朗肯循环发电等技术措施中。
太阳能集热管作为各种太阳能热利用的重要部件，其热效率、吸热保温性能将直接影响太阳能利用的经济性和高效性。目前太阳能集热管可以分为直接置换型集热管和间接置换型集热管。直接置换型是通过内外玻璃之间的真空玻璃的隔离效果，利用涂有吸热涂层的内胆受热直接与介质进行能量置换，从而制取一定温度的介质。此种直接置换型集热器方式加工工艺简单、材料易获取且较为廉价，但是由于其能够制得的介质温度较低，并且存在无法完全利用集热管内热水、夏季易发生爆管现象等缺点，因此，直接置换型集热管目前仅限于家用太阳能热水器的使用。
经过改进的间接置换型集热管由真空玻璃管和带翅片的金属导热管组成。其中，带翅片的金属导热管置于真空管内腔，翅片和金属管表面均涂有吸热涂层，金属导热管受热并与管内介质发生热量交换。为了达到良好的热传导效果，目前行业内主要有以下四种实施和加工方式：一是应用预置热管的真空集热管、真空管中后置昂贵的热管、U型铜管。实际上，这三种方式都是采用铜制管体和铝制传热翅片构成的金属换热管，由于金属管体和传热翅片是分体制作、加工合成的，传热翅片不能很好地与管体接触，增大了接触热阻，传热效率不高；第二种途径是为了解决上述问题而诞生的，即铜铝复合一体化管，虽然此种方式能较好地解决上述问题，但是由于大量使用昂贵的铜材，仅局限于一些购买量较强的业主和单位，可推广性不强；第三种途径是传统翅片和管体一体化结构。但是，具体实施过程表面，由于铝型材自身特性局限较易变形，因此结构较为松散，运输和安装不太方便，维修也很不方便；第四种为换热管胀接方法，即通过芯棒等辅助装置，使换热管翅片受力均匀，不发生扭曲变形从而与翅片紧密结合，如“一种换热器用的胀接管”（陈绍楷等2009.1中国专利申请号：200910036532.X），但此工艺过程缓慢，且针对不锈钢单管时效果不明显。
实用新型内容
本实用新型是针对传统的太阳能翅片式真空集热管中，由于安装工艺所限，铝质翅片套管和金属管间存在配合间隙，从而导致的集热管效率低的问题，通过充灌导热流体及整圈热轧的结构形式，提供一种结构合理紧凑、集热效果良好、同时价格较为低廉的中高温翅片式太阳能集热管。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种无间隙的翅片式太阳能集热管，包括真空玻璃管、带翅片的套管、管端密封塞、金属管，所述套管套置在所述金属管外侧，套管与金属管之间形成空腔，空腔内充灌导热流体，套管与金属管的两端封闭连接。
进一步的，所述套管与金属管两端之间还有n处封闭连接，n的取值为自然数。
进一步的，所述套管与金属管之间的封闭连接，采用整圈热轧或金属管内胀的封闭连接方式。
进一步的，所述金属管为U型铜管或不锈钢单管。
进一步的，所述套管及翅片的材料为铝。
进一步的，所述导热流体为导热油。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：实现铝质翅片与金属管之间的无间隙接触，从而减小接触热阻增大太阳能集热管的集热效率；通过导热流体、间隔整圈热轧的结构设计，可实现由翅片金属表面涂层——翅片——金属管的高效接触热传导，满足中高温介质的制取需求，保证其适用性和稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的无间隙充灌导热流体的翅片式太阳能集热管装置的结构原理图。
图2为集热管纵向剖面构造加工示意图。
图3为翅片加工示意图。
上述图中：1、双层真空玻璃管，2、金属管，3、管端密封塞，4、翅片，5、铝制套管，6、翅片端部整圈热轧，7、中部分设整圈热轧，8、导热流体，9、管内介质。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施方式对本实用新型作进一步描述。
一种结构紧凑、集热效果良好的高效翅片式太阳能集热管，由双层真空玻璃管1、置于玻璃管内的带翅片4的金属管2、管端密封塞3，以及翅片4及金属管2间的导热流体8等部分组成。装置通过翅片4、间隙内的导热流体8、金属管2之间的热传导，以及集热管之间的连接方式获取中高温介质9。加工铝质翅片4板为套管5形式，套管内嵌装金属管2，铝制套管5与金属管2之间的间隙内充灌导热流体8，环套管在接触部分端部热轧6及中部分设整圈热轧7，保证面接触挤压6,7处铝制套管5与金属管2面接触。
从导热流体8和整圈热轧6，7的加工工艺顺序来说，可以先充灌导热流体8，在进行整圈热轧6,7，也可以先完成整圈热轧6,7，再分段进行导热流体8的充灌。
从金属管2的形式和材质来说，可以采用不锈钢单管，也可以采用铜制U型管，或者针对实际情况对金属管的材质和形式进行特殊结构设计。
从所需的铝制翅片套管5形式来说，可以采用两片铝质翅片拼装，也可采用一片整体成型为半闭合式套管。采用两片翅片拼装时，两片翅片接触部分焊接或采用其他方式紧密接触。铝制翅片比重较小，加工成本低，因此可以通过挤压拉升加工工艺获得整体式结构，从而降低生产成本，并且保证导热流体及整圈热轧的实现，适合大批量生产。
从无间隙结构的工艺来说，可以采用导热流体和整圈热轧结构，其中导热流体应具有良好的导热性能，如导热油；也可以采用芯棒金属管内胀接工艺。
下面主要针对其中一种采用不锈钢金属单管，两片铝质翅片拼装套管，金属管嵌装在套管内，翅片套管和金属管的间隙充灌导热流体的集热管形式，结合附图对具体加工和实施方式做进一步说明。
附图1为间隙内充灌导热流体的翅片式太阳能集热管装置的结构原理图。真空双层玻璃1起到保温作用，太阳光穿过玻璃1，被铝制翅片4和金属管2外壁上的吸热涂层吸收，热量通过吸热涂层投过整圈热轧6,7和间隙内的导热流体8传到至金属管2，金属管得热并与管内流动的介质9换热，最终制取所需的中高温介质。
附图2、附图3分别为金属管及铝制翅片构造加工示意图。两片铝质翅片4拼装为两端开口的圆柱形套管5，金属管2嵌装在铝制套管5内，翅片4与金属管2之间的间隙通过套管5端部和中间间隔加工的整圈热轧6,7、以及其余间隙内充灌的导热流体8封装完成。
Claims (6)
1.一种无间隙的翅片式太阳能集热管，包括真空玻璃管（1）、带翅片（4）的套管（5）、管端密封塞（3）、金属管（2），其特征在于：所述套管（5）套置在所述金属管（2）外侧，套管（5）与金属管（2）之间形成空腔，空腔内充灌导热流体（8），套管（5）与金属管（2）的两端封闭连接。
2.如权利要求1所述的一种无间隙的翅片式太阳能集热管，其特征在于：所述套管（5）与金属管（2）两端之间还有n处封闭连接，n的取值为自然数。
3.如权利要求1或2所述的一种无间隙的翅片式太阳能集热管，其特征在于：所述套管（5）与金属管（2）之间的封闭连接，采用整圈热轧或金属管内胀的封闭连接方式。
4.如权利要求1所述的一种无间隙的翅片式太阳能集热管，其特征在于：所述金属管（2）为U型铜管或不锈钢单管。
5.如权利要求1所述的一种无间隙的翅片式太阳能集热管，其特征在于：所述套管及翅片的材料为铝。
6.如权利要求1所述的一种无间隙的翅片式太阳能集热管，其特征在于：所述导热流体为导热油。
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|---|---|---|---|---|
| CN103277927A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-09-04 | 南京溧马新能源科技有限公司 | 一种无间隙的翅片式太阳能集热管 |
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