CN203443151U - 一种直通型太阳能真空集热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种直通型太阳能真空集热管，包括同轴设置的玻璃内管和玻璃罩管，玻璃内管的外壁上设有选择性吸收涂层，玻璃内管和玻璃罩管的两端分别熔封在一起，玻璃内管和玻璃罩管之间设有若干环形管卡，其中一个环形管卡上设有吸气剂；玻璃罩管的中部设有金属波纹膨胀段。本实用新型使用玻璃内管，相比现有的金属材质的内管，其大大降低了成本，有利于直通型真空集热管的推广；并且金属波纹膨胀段在外部不与传热介质直接接触，同时真空夹层能够有效的降低玻璃罩管的温度，从而降低金属波纹膨胀段与玻璃罩管的封接处的温度变化差异，减小应力变形，有利于提高玻璃金属封接结构的寿命的同时，提高直通型真空集热管的应用温度范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直通型太阳能真空集热管，特别是一种直通式直通型太阳能真空集热管。
背景技术
目前，中国光热产热发展极快，特别是低温热水领域（≤80℃），其核心的全玻璃型太阳能能真空集热管生产技术已经非常成熟，已经达到年产数过亿支的规模，年新增集热面积达到千万平方米以上，而真空集热管的保有量更是达到近3亿平方米。
现有常用的全玻璃太阳能真空集热管，其中内外管的玻璃一般选用内冷热冲击性能优良的高硼硅玻璃，这其中又以高硼硅3.3居多。这种真空集热管的形状如拉长型的保温瓶内胆。其在选择性吸收涂层和真空夹层作用下，具有性价比高、吸收效率高、热损失小、使用寿命长等优点，从而大大促进了中国乃至世界的太阳能热利用进展。其不足之处主要在于由于材料热膨胀的天然特性，玻璃管的一头必须保持自由端，以缓解热膨胀带来的应力。因此全玻璃真空集热管无法加工成直通形状。而直通式的真空集热管在中高温（≥80℃，甚至≥250℃）热利用领域，系统设计、安装等方面有着极大的优势，如不易结垢、容易安装等特点。
现有的直通式的真空集热管，其罩管为玻璃管，内管为金属，两端分别通过波纹膨胀节将内外管连接。波纹膨胀节与罩管之间设有与玻璃膨胀系数差异较小的精密合金，即为膨胀系数5.0×10-6m/℃的可伐合金。该种直通型真空集热管是目前太阳能热发电领域的主流，使用温度能够超过300℃以上。但由于内管使用金属材质（一般为不锈钢），这增加了产品的成本的同时，导致内外管膨胀系数差异极大，需要使用较多个波的波纹膨胀节缓冲由于内外管膨胀带来的应力，一般在两头使用各使用一个2~5节的膨胀节。
而且玻璃金属过渡部分使用的膨胀系数为5.0×10-6m/℃的可伐合金和为膨胀系数为3.3×10-6m/℃的高硼硅3.3玻璃之间膨胀系数较大，目前多使用在两者之间增加2~4到道膨胀系数在5.0×10-6m/℃~3.3×10-6m/℃之间的过渡玻璃环的方法进行缓解。但致过渡玻璃的强度、耐候性均较差，从而形成了薄弱环节，导致太阳能真空集热管的实际使用寿命和使用稳定性大大降低。
因此上述类型的直通型真空集热管仅适合应用于性价比较低的太阳能高温领域。而开发在80℃~300℃是中温热能领域和≤80℃的低温热水领域的直通型真空集热管成为技术和市场的迫切需求。
专利CN201688594U中提到一种全玻璃直通型真空集热管的结构，其内玻璃管做成波纹装，试图缓解内外管的热膨胀应力，但玻璃膨胀节本身的刚度较大，且内应力不易控制，所以玻璃膨胀节的实际缓解效果较差，因此尚无法应用于内外玻璃管温差大于100℃的场合。
类似的还有使用螺旋玻璃管来缓解应力的方案，但该方案导致的流体阻力极大，容易结垢，应用场合受限。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，加工方便，成本低，使用寿命长的直通型太阳能真空集热管。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本实用新型是一种直通型太阳能真空集热管，其特点是：包括同轴设置的玻璃内管和玻璃罩管，玻璃内管的外壁上设有选择性吸收涂层，玻璃内管和玻璃罩管的两端分别熔封在一起，玻璃内管和玻璃罩管之间设有若干环形管卡，其中一个环形管卡上设有吸气剂；玻璃罩管的中部设有金属波纹膨胀段。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，金属波纹膨胀段设有1-5个膨胀节。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述的金属波纹膨胀段与玻璃罩管相接处设有合金端环。
本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，合金端环的厚度为30-500μm。
与现有技术相比，本实用新型使用玻璃内管，相比现有的金属材质的内管，其大大降低了成本，有利于直通型真空集热管的推广；并且金属波纹膨胀段在外部不与传热介质直接接触，同时真空夹层能够有效的降低玻璃罩管的温度，从而降低金属波纹膨胀段与玻璃罩管的封接处的温度变化差异，减小应力变形，有利于提高玻璃金属封接结构的寿命的同时，提高直通型真空集热管的应用温度范围。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本实用新型，而不构成对其权利的限制。
参照附图1，一种直通型太阳能真空集热管，包括同轴设置的玻璃内管1和玻璃罩管2，玻璃内管1的外壁上设有选择性吸收涂层，玻璃内管1和玻璃罩管2的两端分别熔封在一起，玻璃内管1和玻璃罩管2之间设有若干环形管卡6，环形管卡6用于支撑固定内管，其中一个环形管卡6上设有吸气剂7；玻璃罩管2的中部设有金属波纹膨胀段4。
玻璃内管1和玻璃罩管2优先选用高硼硅玻璃，特别优先高硼硅3.3玻璃。金属波纹膨胀段4主要为不锈钢材质制作的薄壁件，一般厚度在0.15-0.20毫米，正常根据管长和温度变化差异，选用1-5个膨胀节3，保证膨胀节3必要的刚度的同时，膨胀节3能够很好的缓解内外管的膨胀应力。
所述的金属波纹膨胀段4与玻璃罩管2相接处设有合金端环5。合金端环5的厚度为30-500μm，优选30-200μm。合金端环5采用不锈钢、4J29、4J49等材质，优先采用4J29、4J49低膨胀系数的精密合金制备。合金端环5与金属波纹膨胀段4焊接连接；合金端环5可以采用直接融封或者通过中间焊料压封等方式与玻璃罩管2相接。其能够在其端面特殊缓解应力结构作用下，不需要添加过渡玻璃，即可直接实现合金端环5和高硼硅玻璃的融封。
Claims (4)
1.一种直通型太阳能真空集热管，其特征在于：包括同轴设置的玻璃内管和玻璃罩管，玻璃内管的外壁上设有选择性吸收涂层，玻璃内管和玻璃罩管的两端分别熔封在一起，玻璃内管和玻璃罩管之间设有若干环形管卡，其中一个环形管卡上设有吸气剂；玻璃罩管的中部设有金属波纹膨胀段。
2.根据权利要求1所述的直通型太阳能真空集热管，其特征在于：金属波纹膨胀段设有1-5个膨胀节。
3.根据权利要求1所述的直通型太阳能真空集热管，其特征在于：所述的金属波纹膨胀段与玻璃罩管相接处设有合金端环。
4.根据权利要求3所述的直通型太阳能真空集热管，其特征在于：合金端环的厚度为30-500μm。
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