CN204329362U - 一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，包括圆形玻璃腔体、三角反射板和金属吸收管，其中圆形玻璃腔体外表面涂有保温层，三角板之间留有一定的间隙作为光线入射口，圆形玻璃腔体的内表面镀以反射膜，吸收管外表面镀以选择性吸收涂层。太阳光线由抛物反射面反射，一部分光线直接射到圆形玻璃腔体里，其它的光线经过三角反射板反射进入腔体里，射进腔体里面的光线一部分直接照射到吸收管上，另一部分经过圆形玻璃腔体的反射再由吸收管吸收。本实用新型克服了传统真空管对真空的苛刻要求，具有集热效果好，结构简单，对跟踪系统要求较低等优点，并且成本比传统中高温真空集热管低，维护方便，寿命更长，具有很好的市场发展前景。

Description

一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热管，具体地说是一种槽式集热系统中的中高温腔体式集热管。

背景技术

槽式聚焦太阳能集热管作为中高温集热管的一种，能够获得较高的集热温度，可用于发电、制冷空调、采暖、海水淡化等生产和生活领域。目前，传统槽式太阳能集热管主要采用的是金属-玻璃结构虽然高真空夹层大大减少了热损失，但是同时存在着金属与玻璃的封接出长期工作后漏气的问题，而采用以黑腔原理为基础的腔体吸收器可以有效的避免上述问题，提高系统运行的可靠性，降低研究和生产的难度和成本。其中吸收管是一根金属管，它表面涂有选择性涂层，用来吸收太阳能，选择性涂层的材料主要为黑铬、黑镍等，为了降低热损失，在金属圆管外面套一根同心玻璃圆管，金属管与玻璃管中间抽真空。其主要优点是：吸收管与外界无对流损失，有选择性涂层,对阳光的吸收率很高，在工作温度下的发射率很低。其缺点为：工艺复杂，成本高，不能保持长期高真空性及选择性涂层的稳定性，在长期高温的工作情况下，由于玻璃与金属封接膨胀系数不同，会导致金属与玻璃封接处出现漏气的情况，难以保持真空，降低了整个槽式太阳能系统的工作效率和系统的稳定性。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出一种槽式集热系统中的中高温腔体式集热管。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，包括两个反光板、圆形玻璃腔体和金属吸收管，所述金属吸收管位于圆形玻璃腔体内；所述两个反光板置于圆形玻璃腔体的外表面，所述两个反光板与圆形玻璃腔体的外表面的接触处之间留有光线入射口；所述两个反光板以光线入射口对称布置，并且其延长线交会形成一定角度；所述两个反光板的延长线的交点，圆形玻璃腔的圆心，金属吸收管的圆心和聚光抛物镜的焦点在一条直线上；所述圆形玻璃腔体外表面，光线入射口以外镀有一层反射膜，所述反射膜外包裹一层的保温层。

前述的反射膜为银反射膜。

前述的保温层的厚度为10mm。

前述的金属吸收管的外壁距离圆形玻璃腔体内壁面的最短距离为2～3mm。

前述的金属吸收管内装有吸热工质，所述金属吸收管外表面镀有选择性涂层。

前述的两个反光板的内表面镀有反光膜。

前述的两个反光板之间的角度大于聚光抛物镜边缘反射光线形成的角度。

本实用新型的优点在于：

(1)克服了传统真空管对于真空的苛刻要求，结构简单，大量降低了制造成本；

(2)不用考虑金属封接的问题，大大提高了系统的稳定性；

(3)利用黑体腔高吸收率的特点，吸收率高，腔体内部金属吸收管不一定要涂抹选择性涂层，降低了工艺要求；

(4)圆形玻璃腔开模简单，只需要控制保温层的大小就可以控制腔体的开口宽度，安装方便，维护方便，有利于批量化生产；

(5)通过三角反光板的反射原理，可以减小腔体的开口宽度，进一步提高了腔体的吸收效率。

附图说明

图1为本实用新型槽式太阳能腔体式集热管剖视图；

图2为基于Tracepro下槽式太阳能腔体式集热管光线跟踪示意图；

图3为基于Tracepro下跟踪误差为0.2゜时的光线跟踪示意图；

图4为本实用新型的各部分在空间上的位置关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，剖面如图1所示，包括金属吸收管1、圆形玻璃腔体2、反射膜3、保温层4和两个反光板5。

金属吸收管1位于圆形玻璃腔体2内，并且金属吸收管1的位置尽量靠近圆形玻璃腔体2的内壁面但不接触，用来接收从反光板5反射进圆形玻璃腔体2内的光线。本实用新型中取金属吸收管1的外壁距离圆形玻璃腔体2内壁面的最短距离为2～3mm。

两个反光板5置于圆形玻璃腔体2的外表面，并且两个反光板5与圆形玻璃腔体2的外表面的接触处之间留有间隙，作为光线入射口，两个反光板5以光线入射口对称布置，在满足可以尽量多的接收光线的情形下，光线入射口尽可能小，两个反光板5的延长线交会形成一定的角度，并且两个反光板5的延长线的交点，圆形玻璃腔体2的圆心，金属吸收管1的圆心和聚光抛物镜6的焦点在一条直线上。聚光抛物镜是指将平行太阳光聚集到某一光斑。

光线入射口的开口宽度通过以下方式确定，如图4所示，

抛物聚光镜的方程为：y²＝4fx，

圆形玻璃腔体的方程为：(x-f-D)²+y²＝R²，

金属吸收管的方程为：(x-f-D-R+r+l)²+y²＝r²，

上侧反光板的方程为：下侧反光板与上侧反光板方程关于x轴对称，

其中，x，y为坐标轴，R为圆形玻璃腔体的内径，r为金属吸收管的外径，f为抛物聚光镜的焦距，D为抛物聚光镜的焦点与圆形玻璃腔体的圆心之间的距离，l为金属吸收管的外壁与圆形玻璃腔体内壁之间的最短距离，α为反光板与x轴间的夹角；

一般情况下，取R≈3r， $\frac{1}{4}R\≤D\≤\frac{1}{3}R,l\≈\frac{1}{10}R.$

光线入射口的开口宽度即为两个三角反光板的方程与圆形玻璃腔体的方程的交点之间的宽度。反光板与x轴间的夹角α确定后，两个反光板的放置位置即可确定。

本实用新型中取两个反光板5之间的角度2α略大于聚光抛物镜6边缘反射光线形成的角度，使经聚光抛物镜后的光线都能进入到两个反光板之间再进入到圆形玻璃腔体2内。例如，当聚光抛物镜焦距为800mm，开口宽度为1m，跟踪精度为0.2゜时，两个反光板之间的角度2α可设置为80゜～100゜。

在圆形玻璃腔体2外表面，除光线入射口以外，镀以高反射率的反射膜3，再在反射膜3外包裹一层厚度约10mm的保温层4。本实用新型中反射膜采用银反射膜。

本实用新型的原理为，太阳光线由聚光抛物镜6聚集后从光线入射口进入圆形玻璃腔体2，一部分光线直接射到金属吸收管1，其他的光线经圆形玻璃腔体2表面的反射膜3一次或者多次反射再由金属吸收管1外壁面的选择性涂层吸收。

本实用新型的金属吸收管1内装有吸热工质，外表面镀有选择性涂层，增加金属吸收管1的吸收率。

由于跟踪误差的存在，在聚光抛物镜6的焦点处会出现散焦的情况，从而导致光线并不是以焦线的情况聚集，通过反光板5可以把分散的光线都反射到圆形玻璃腔体2里面，本实用新型在反光板5的内表面镀以高反射率的反光膜，进一步增大光的反射率。

如图2所示，当不存在跟踪误差的情况下，太阳光线经过聚光抛物镜6的聚集，一部分光线直接照射到圆形玻璃腔体2里，一部分通过反光板5的反射进入圆形玻璃腔体2里面，进入圆形玻璃腔体2内部的光线一部分直接被金属吸收管1所吸收，另一部分经过圆形玻璃腔体2表面的反射膜一次或多次反射后被金属吸收管1吸收。

如图3所示，当存在跟踪误差的情况下，光线发生偏移，通过反光板5可以将光线反射进圆形玻璃腔体2里面，一部分光线直接被金属吸收管1吸收，另一部分经过圆形玻璃腔体2表面的反射膜一次或多次反射后被金属吸收管1吸收。

采用反光板5，不仅可以适当的调小圆形玻璃腔体2的开口宽度，当存在不可避免误差的情况下，大大提高了圆形玻璃腔体2的吸收效率。

Claims (7)

1.一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于，包括两个反光板、圆形玻璃腔体和金属吸收管，所述金属吸收管位于圆形玻璃腔体内；所述两个反光板置于圆形玻璃腔体的外表面，所述两个反光板与圆形玻璃腔体的外表面的接触处之间留有光线入射口；所述两个反光板以光线入射口对称布置，并且其延长线交会形成一定角度；所述两个反光板的延长线的交点，圆形玻璃腔的圆心，金属吸收管的圆心和聚光抛物镜的焦点在一条直线上；所述圆形玻璃腔体外表面，光线入射口以外镀有一层反射膜，所述反射膜外包裹一层的保温层。

2.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述反射膜为银反射膜。

3.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述保温层的厚度为10mm。

4.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述金属吸收管的外壁距离圆形玻璃腔体内壁面的最短距离为2～3mm。

5.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述金属吸收管内装有吸热工质，所述金属吸收管外表面镀有选择性涂层。

6.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述两个反光板的内表面镀有反光膜。

7.根据权利要求1所述一种用于槽式集热系统中的中高温腔体式集热管，其特征在于：所述两个反光板之间的角度大于聚光抛物镜边缘反射光线形成的角度。