CN204329348U - 一种可用于中高温系统的新型太阳能真空集热装置 - Google Patents

Abstract

一种可用于中高温系统的新型太阳能真空集热装置，包括真空集热管、导热石墨、金属导热管道、金属波纹软管、金属三通、直角弯头、流体入口接管以及流体出口接管，其中金属导热管道内放置金属波纹管，而金属导热管道插入真空集热管内，金属导热管道与真空集热管中间夹层利用石墨填充，金属三通各端分别连接流体出口接管、金属导热管道以及与直角弯头进行封接，而金属波纹管一端插入金属导热管道内另一端与直角弯头连接，金属波纹软管既作为流入流体的通道，同时也作为流出流体的一侧，换热效果加强。

Description

一种可用于中高温系统的新型太阳能真空集热装置

技术领域

本新型太阳能真空集热装置，属于太阳能光热利用技术领域。具体涉及一种可用于中高温系统的真空集热设备。

背景技术

太阳光辐射能作为一种清洁无污染的新能源，近年来受到了越来越多的关注，但更多应用于太阳能热水领域，太阳能玻璃真空管式热水器近年来得到了蓬勃发展，各种类型的的集中供热、供暖、太阳能工业领域利用的相关工程也逐渐兴起。然而由于目前真空管加工原料采用的是硼硅玻璃，在聚焦式中高温系统中玻璃内管并不能承受较大的温度差，所以一般在中高温内管选用不锈钢材质，而内管与外玻璃管连接采用硼硅玻璃与可伐合金进行熔封，然后可伐合金再与金属波纹管膨胀节连接消除高温金属与玻璃膨胀的位移差，最后膨胀节焊接在金属内管外壁上以达到金属与硼硅玻璃实现密封。这种工艺目前发展已经成熟，但由于工艺复杂加工成本居高不下，在进一步应用上遇到了瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种新型太阳能真空集热装置，避免采用金属与玻璃封接，同时提高了流体的换热效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置包括真空集热管、导热石墨、金属导热管道、金属波纹软管、金属三通、直角弯头、流体入口接管以及流体出口接管，其中金属导热管道内放置金属波纹管，而金属导热管道插入真空集热管内，金属导热管道与真空集热管中间夹层利用石墨填充，金属三通各端分别连接流体出口接管、金属导热管道以及与直角弯头进行封接，而金属波纹管一端插入金属导热管道内另一端与直角弯头连接。其中真空集热管内管与外管均采用石英管能够承受高温及高温差的冲击，在石英内管外壁上溅射高吸收率低发射率的选择性吸收涂层，而内管和外管之间连接通过一过渡变径管，避免端口处与金属导热管接触造成热损失过大，内管和外管之间的真空层两端用不锈钢卡簧支撑，并在末端卡簧上放置非蒸散型吸气剂，在外管末端设置抽真空嘴。金属导热管道插入真空集热内管中，两者之间的空隙利用石墨粉进行填充。金属波纹管需要放入金属导热管道内，既作为流体流入的通道，同时也作为流体流出一侧通道，由于波纹起到强制湍流作用，在金属导热管内的流体换热效果增强。金属导热管道与金属三通连接，在金属三通内插入直角弯头， 直角弯头的一端连接金属波纹软管，另一端与金属三通封接，流体入口接管与直角弯头连接，而流体出口接管与三通一端连接。

所述的金属波纹软管，在其末端需要开一定长度的缺口，避免高温膨胀造成金属波纹管与金属导热管的封头堵死而影响流体流动。

所述的金属波纹软管需要放入金属导热管道内，为了促使流体流动均匀防止金属波纹软管与金属导热管接触需要在金属导热管与金属波纹软管两者之间插放多个支撑。

与目前现有技术相比，本发明具有的优点为：(1)通过采用石英材质以及通过U型设计来消除膨胀量，避免了目前真空集热管采用金属与玻璃之间连接，该集热管能够满足高中温系统甚至发电所需要的技术参数；(2)在金属导热管内插入的金属波纹管一方面用于流体进出的通道，同时波纹起到强制湍流作用，流体换热效果增强；(3)减少了大量复杂的玻璃逐步过渡与可伐合金熔封以及与金属膨胀节焊接等工艺，材料成本以及人工成本大量缩减，具有明显的经济性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-石英外管(涂增透膜)；2-石英内管(溅射选择性吸收膜)；3-过渡变径管；4-不锈钢弹簧卡；5-吸气剂；6-真空排气嘴；7-金属导热管；8-金属波纹软管；9-石墨粉；10-支撑架；11-金属三通；12-直角弯头；13-流体入口接管；14-流体出口接管；15-石墨封板。

具体实施方式

图1是本专利的实施例，下面结合图1做进一步说明。

如图1所示，本专利的新型太阳能真空集热装置包括石英材质的U型真空集热管、导热石墨、金属导热管道、金属波纹软管、金属三通、直角弯头、流体入口接管、流体出口接管、石墨封板等。其中真空集热管分为内管和外管，内管和外管的材质均选择优等品石英管，内管与外管连接成U型，并在内管外壁溅射选择性吸收涂层，而内管和外管之间为真空层，内管两端用不锈钢卡簧与外管支撑，并在末端卡簧上放置非蒸散型吸气剂，在外管末端设置抽真空嘴，内管与外管连接处采用过渡变径管连接。在U型真空集热内管中插入金属导热管，金属导热管与玻璃管之间的空隙利用石墨粉进行填充。金属波纹软管上放置支撑架并在末端开缺口，然后放入到金属导热管道中，金属导热管道与金属三通连接，在三通内插入直角弯头，直角弯头一端连接金属波纹软管，另一侧连接流体入口接管同时与三通一端 封闭，而流体出口接管与三通一端连接。

具体工作过程如下：首先选择优等品石英内管和外管，在玻璃床上分别进行一端封头处理，外管封头处预留抽真空嘴。然后按照设计尺寸截取内管，在内管上连接过渡变径管，进行退火处理消除加工应力。在内管外侧溅射选择性吸收涂层，将一弹簧卡放入内管靠近过渡变径管端，而在另一弹簧卡上缠绕吸气剂随着内管推入外管最里面，然后将过渡变径管与外管进行连接，去应力，将加工的零件放入加热炉中，真空吸气嘴开始抽真空，当达到工艺要求后，加热炉开始加热，维持在除气温度下运行一小时，确保材料释放的气体全部排出，吸气剂激活，真空吸气嘴密封处理。

选择合适长度的金属波纹管，在上面设置多个支撑架，并在金属波纹管末端加工一定长度的缺口，将金属波纹管推入金属导热管内。选择合适的直角弯头将其放入金属三通内，直角弯头一端与流体入口接管相连接，金属三通直通一端与流体入口接管外侧封闭处理，金属三通另一直通端与流体出口接管焊接。将金属波纹管与直角弯头进行焊接，再将金属导热管道与金属三通最后一端封闭。

将加工好的上述金属管道逐渐推入真空集热管内，两者之间的缝隙利用石墨粉进行填充，在尾端用石墨封板封闭处理，防止石墨粉的泄露。

Claims (7)

1.用于中高温系统的新型太阳能真空集热装置，包括真空集热管、导热石墨、金属导热管道、金属波纹软管、金属三通、直角弯头、流体入口接管以及流体出口接管，其中金属导热管道内放置金属波纹管，而金属导热管道插入真空集热管内，金属导热管道与真空集热管中间夹层利用石墨填充，金属三通各端分别连接流体出口接管、金属导热管道以及与直角弯头进行封接，而金属波纹管一端插入金属导热管道内另一端与直角弯头连接，其特征在于：金属波纹软管既作为流入流体的通道，同时也作为流出流体的一侧，换热效果加强。

2.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：所述的真空集热管材质为耐高温的石英材料，内外管U型连接，在内管外侧溅射选择性吸收膜。

3.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：金属波纹软管与金属导热管道之间安放支撑架，确保流体管道内流体流动均匀。

4.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：金属波纹软管末端设置一定长度的豁口，防止高温时与金属导热管道末端接触造成流体流动不畅。

5.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：所述的真空集热管内管与外管连接处采用变径管过渡，避免与钢管接触热传导。

6.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：真空集热管与流体管道之间的缝隙采用石墨填充。

7.根据权利要求1所述的新型太阳能真空集热装置，其特征在于：金属三通分别连接流体出口接管、金属导热管道以及与直角弯头进行封接。