CN204648716U - 一种内插丝网流型改善型太阳能集热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内插丝网流型改善型太阳能集热管。它包括入口连接管、波纹管、合金封接环、真空玻璃管、吸热管、固定环、螺栓连接头、锥形分流腔、丝网连接孔、丝网、定位卡套、螺纹孔、超疏水表面涂层、超亲水表面涂层、真空抽气口、定位环肋、出口连接管、选择性吸收涂层。本实用新型通过吸热管内部布置定位环肋，通过定位环肋与螺栓连接头螺纹连接固定丝网结构；环状丝网结构外表面采用超疏水表面涂层处理，吸热管内部表面采用超亲水表面涂层处理，进而导致换热过程中形成的蒸汽抽吸进丝网内部，冷凝液体挤压至丝网外部，浸润吸热管；形成气液两相流分离，改善集热管内部流动流型，达到强化传热的效果。

Description

一种内插丝网流型改善型太阳能集热管

技术领域

本实用新型涉及一种内插丝网流型改善型太阳能集热管，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

强化传热研究一直受到广泛的重视, 世界各国的科学领域里, 有关强化传热研究报告举不胜数。表现在设计和制造各类高性能热设备，航空、航天及核聚变等尖端技术，计算机密集布置电子元件的有效冷却。

传热流体的流动约束在一定结构和形状的通道内，在通道内插入结构和功用各异的插入物，可以改变流体的流动流型，进而提高传热能力，因而管内插入物成为强化传热研究的热点领域。目前常用的内插结构有螺旋扭带结构，静态混合器结构，纵向涡发生器，螺旋线圈，螺旋弹簧，多孔结构，绕花丝结构等。

另一方面，通过微-纳表面改性技术强化传热作为一个崭新的研究领域，已得到世界范围的广泛重视，一批开创性的研究工作已经证明表面改性是一种极具前景的强化传热手段。随着研究的深入，表面浸润性对气泡动力学过程及传热的影响被逐渐重视。大量的实验也已经证实，通过改变表面的微-纳结构，带来表面形貌及化学性质的改变来引起表面浸润性的变化是可行的。

真空集热管作为光热转换部件，与抛物面槽式聚光器组合使用，形成抛物面槽式集热器，可以为太阳能热发电、太阳能海水淡化、太阳能空调、工业生产等提供热能。

发明内容

本实用新型的目的在于应用集热管内插丝网结构流型改善强化传热技术，同时将新兴技术应用于工业实际，提供一种内插丝网流型改善型太阳能集热管。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

内插丝网结构的直通式太阳能集热管包括入口连接管、波纹管、合金封接环、真空玻璃管、吸热管、固定环、螺栓连接头、锥形分流腔、丝网连接孔、丝网、定位卡套、螺纹孔、真空抽气口、定位环肋、出口连接管；吸热管的两端经波纹管分别与入口连接管和出口连接管焊接连接；真空玻璃管同轴套在吸热管上，其两端通过合金封接环分别与波纹管焊接密封，真空玻璃管上设有真空抽气口；入口连接管的进口端和出口连接管的出口端的内侧分别焊接有定位环肋；锥形分流腔和定位卡套上分别设有丝网连接孔，丝网两端通过丝网连接孔缝合分别与锥形分流腔和定位卡套相连；螺栓连接头的一端与锥形分流腔焊接连接；固定环的中心处设有螺纹孔，螺栓连接头的另一端通过螺纹孔与固定环固定；丝网通过固定环和定位卡套与入口连接管和出口连接管内的定位环肋相连实现与吸热管同轴固定。

所述的吸热管内表面涂装有超亲水表面涂层，外表面涂装有选择性吸光涂层。所述的丝网孔径应小于100微米以下，其外表面涂装有超疏水表面涂层。

所述的定位卡套其外延直径D1与集热管内径相等，内沿直径D2与丝网内径相同。所述的固定环的外径D1与集热管内径相等。所述定位环肋的高度为(D1-D2)/2。

本实用新型通过冷凝水在吸热管内进行流动沸腾时，在吸热管内部进行丝网整体结构布置，调控流型；同时，通过在丝网外表面超疏水处理，吸热管内表面超亲水处理，使吸热管内部浸润更加充分，流型接近环状流，强化吸热管内沸腾换热，使管内传热情况改善，形成一种新的流型调控方法。

附图说明

图1是内插丝网流型改善型太阳能集热管结构示意图；

图2是内插丝网流型改善型太阳能集热管A-A截面图；

图3是本实用新型的内插丝网整体结构示意图；

图4是本实用新型的吸热管结构示意图；

图中：入口连接管1、波纹管2、合金封接环3、真空玻璃管4、吸热管5、固定环6、螺栓连接头7、锥形分流腔8、丝网连接孔9、丝网10、定位卡套11、螺纹孔12、超疏水表面涂层13、超亲水表面涂层14、真空抽气口15、定位环肋16、出口连接管17、选择性吸收涂层18。

具体实施方式

如图所示，内插丝网流型改善型太阳能集热管包括入口连接管1、波纹管2、合金封接环3、真空玻璃管4、吸热管5、固定环6、螺栓连接头7、锥形分流腔8、丝网连接孔9、丝网10、定位卡套11、螺纹孔12、真空抽气口15、定位环肋16、出口连接管17；吸热管5的两端经波纹管2分别与入口连接管1和出口连接管17焊接连接；真空玻璃管4同轴套在吸热管5上，其两端通过合金封接环3分别与波纹管2焊接密封，真空玻璃管4上设有真空抽气口15；入口连接管1的进口端和出口连接管17的出口端的内侧分别焊接有定位环肋16；锥形分流腔8和定位卡套11上分别设有丝网连接孔9，丝网10两端通过丝网连接孔9缝合分别与锥形分流腔8和定位卡套11相连；螺栓连接头7的一端与锥形分流腔8焊接连接；固定环6的中心处设有螺纹孔12，螺栓连接头7的另一端通过螺纹孔12与固定环6固定；丝网10通过固定环6和定位卡套11与入口连接管1和出口连接管17内的定位环肋16相连实现与吸热管5同轴固定。

所述的吸热管5内表面涂装有超亲水表面涂层14，外表面涂装有选择性吸光涂层18。所述的丝网10孔径应小于100微米以下，其外表面涂装有超疏水表面涂层13。

所述的定位卡套11其外延直径D1与集热管内径相等，内沿直径D2与丝网10内径相同。所述的固定环6的外径D1与集热管内径相等。所述定位环肋16的高度为(D1-D2)/2。

基于表面改性的结构改善型流型改善方法是：太阳光经聚光后透过真空玻璃管4，大部分光能被吸热管5外表面的选择性吸收涂层18吸收转化为热能经吸热管5加热吸热管内部，冷凝水自入口连接管1进入吸热管5后经锥形分流腔8进行分流，使得冷凝水沿着吸热管5与环状丝网10之间的环形空间进行流动和加热沸腾产生蒸汽。环状丝网10结构外表面通过超疏水表面涂层13进行疏水处理，吸热管5内部采用超亲水表面涂层14进行亲水处理，由于表面张力效应使得液体流向吸热管5侧，而蒸汽则流向环状丝网10侧，形成气液两相流分离，改善流型，蒸汽最终流入丝网10内部。当气液两相流流至定位环肋16时，定位环肋16对冷凝液体进行阻隔，产生的蒸汽从吸热管5经出口连接管17排出。

内插丝网结构的直通式太阳能集热管内部流型调控与传热过程如下：太阳光通过聚光反射镜透过真空玻璃管，大部分光能被吸热管吸收转化为热能，来加热吸热管内的冷凝水。冷凝水自入口连接管进入吸热管后被加热，在吸热管内受热进行流动沸腾，气液混合流动至锥形分流腔结构时，锥形分流腔对流型改变，使气液混合流向锥形分流腔外部；流动至丝网结构时，由于环状丝网结构外表面采用超疏水表面涂层处理，吸热管内部表面采用超亲水表面涂层处理，进而导致换热过程中形成的蒸汽抽吸进丝网内部，冷凝液体挤压至丝网外部，浸润吸热管内部，形成气液两相流分离，当气液两相流流至定位环肋时，定位环肋对冷凝液体进行阻隔，产生的蒸汽从吸热管经出口连接管排出。

本实用新型将新兴的管内插物流型改善及强化传热技术引入太阳能集热装置中。通过对吸热管内结构的处理，调控吸热管内流动沸腾流型，达到强化传热的效果；同时，将表面微-纳改性技术引入太阳能集热装置中，通过修饰丝网及吸热管表面，改变其浸润性，得到具有优良沸腾特性的表面来强化沸腾传热，是将科学研究前沿技术引入工业实际应用的有益尝试。改善了集热管整体的流动与换热条件。

Claims (6)

1.一种内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于包括入口连接管（1）、波纹管（2）、合金封接环（3）、真空玻璃管（4）、吸热管（5）、固定环（6）、螺栓连接头（7）、锥形分流腔（8）、丝网连接孔（9）、丝网（10）、定位卡套（11）、螺纹孔（12）、真空抽气口（15）、定位环肋（16）、出口连接管（17）；吸热管（5）的两端经波纹管（2）分别与入口连接管（1）和出口连接管（17）焊接连接；真空玻璃管（4）同轴套在吸热管（5）上，其两端通过合金封接环（3）分别与波纹管（2）焊接密封，真空玻璃管（4）上设有真空抽气口（15）；入口连接管（1）的进口端和出口连接管（17）的出口端的内侧分别焊接有定位环肋（16）；锥形分流腔（8）和定位卡套（11）上分别设有丝网连接孔（9），丝网（10）两端通过丝网连接孔（9）缝合分别与锥形分流腔（8）和定位卡套（11）相连；螺栓连接头（7）的一端与锥形分流腔（8）焊接连接；固定环（6）的中心处设有螺纹孔（12），螺栓连接头（7）的另一端通过螺纹孔（12）与固定环（6）固定；丝网（10）通过固定环（6）和定位卡套（11）与入口连接管（1）和出口连接管（17）内的定位环肋（16）相连实现与吸热管（5）同轴固定。

2.根据权利要求1所述的内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于所述的吸热管（5）内表面涂装有超亲水表面涂层（14），外表面涂装有选择性吸光涂层（18）。

3.根据权利要求1所述的内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于所述的丝网（10）孔径应小于100微米以下，其外表面涂装有超疏水表面涂层（13）。

4.根据权利要求1所述的内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于所述的定位卡套（11）其外延直径D1与集热管内径相等，内沿直径D2与丝网（10）内径相同。

5.根据权利要求1所述的内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于所述的固定环（6）的外径D1与集热管内径相等。

6.根据权利要求4所述的内插丝网流型改善型太阳能集热管，其特征在于所述定位环肋（16）的高度为(D1-D2)/2。