CN206469531U - 一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型专利公布了一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，包括玻璃外管、真空层、选择性吸收涂层、消气剂、过渡接头、玻璃内管。玻璃外管采用膨胀系数高、透光率高的玻璃材料，而玻璃内管采用膨胀系数较低的玻璃材料，用于平衡玻璃外管与玻璃内管因温差而产生的膨胀量。玻璃内管的形状可为螺旋管，可增大吸热面积。并且在玻璃外管与玻璃内管的连接处，采用过度玻璃材料，平衡膨胀量的不同。玻璃内管采用螺旋管或低膨胀系数的玻璃材料。本实用新型从结构设计和材料两个方面同时优化集热管，防止集热管爆裂，提高集热管的换热系数和吸热面积，并提高了可靠性与稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能应用领域，特别涉及全玻璃的直通式集热管。
背景技术
太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分。太阳能热水利用技术已经非常广泛，其中最核心的部件是集热管。
目前市场上使用的集热管多为一端封闭的双层玻璃管结构，玻璃外管和玻璃内管之间为真空腔，玻璃内管的外表面涂有太阳能选择性吸收涂层。这种集热管为单端开口结构，内管中的水只能凭借因温差引起的自然对流产生循环，换热效率不高。
中国专利CN201120553565.4公布了一种直通式太阳能集热管，属于太阳能领域，所述直通式太阳能集热管包括玻璃外管、金属内管、端盖、螺旋管、可伐合金环、遮光环及吸气剂装置。
中国专利CN200810019640.1公布了一种直通式双层玻璃真空太阳能集热管，包括玻璃内管和设置于该玻璃内管外的玻璃外管，该玻璃内管两端敞口，该玻璃内管外表面上设有太阳能选择性吸收涂层，该玻璃内管和玻璃外管之间为真空空间，可以设置吸气剂于真空空间中，在该玻璃内管的背光面与玻璃外管之间设有聚光反射元件，该直通式双层玻璃真空太阳能集热管上还设有伸缩节。
中国专利CN201410477757.X公布了一种直通式-金属玻璃太阳能真空集热管公布了内管为金属材料，外管为玻璃材料的太阳能集热管。该专利转换效率高，但是，金属与玻璃的封接非常困难，并且，玻璃与金属的膨胀量差别大，经常出现爆管现象。
以上公布的三个专利，采用螺旋管消化内外管膨胀量差，结构复杂，成本高，尤其金属与玻璃封接难度大且易断裂。本实用新型从结构设计、材料两个方面考虑，提出一种新型直通式双层玻璃真空集热管，可有效地解决玻璃管爆裂的情况，结构简单，成本低，可长期稳定工作。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的在于克服上述现有相关集热管的缺陷，提供了一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，能够有效地解决集热管破裂，并提高热效率。
技术方案：采为解决上述技术问题，本实用新型采用一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，该双层玻璃集热管包括玻璃外管、真空层、选择性吸收涂层、玻璃内管、过渡接头；玻璃外管与玻璃内管为同心圆玻璃管，玻璃外管与玻璃内管中间为真空层，在玻璃内管上涂装选择性吸收涂层，工质在玻璃内管里流动；所述玻璃外管与玻璃内管的连接处采用过渡接头封接。
其中：
所述玻璃内管为螺旋管，玻璃内管的外表面涂有选择性吸收涂层；玻璃外管中间位置有波纹。
玻璃外管、玻璃内管的材料膨胀系数不一样，玻璃外管的膨胀系数比玻璃内管高，玻璃外管与玻璃内管连接处采用过渡接头连接，过渡接头材料的膨胀系数大于玻璃内管而小于玻璃外管的膨胀系数。
所述的选择性吸收涂层采用渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL，用磁控溅射工艺附着在玻璃内管的外表面。
工作原理：
太阳能光照射到玻璃外管时，穿透玻璃外管进入真空层到达玻璃内管，玻璃内管表面涂有选择性吸收涂层，可以吸收太阳能，进一步，内管为波纹状，当部分光线被反射后，到达临边波纹面，从而可以对光进行二次反射利用，一方面，提高吸热气的吸热面积，另一方面提高光学效率。在内管内部通过工质，使得太阳能高效地转换为热能。
有益效果：
1)内管与外管均使用玻璃材料，玻璃外管与玻璃内管之间为真空，与传统的金属内管与玻璃外管结构相比较，技术简单、成本低廉、可大规模市场化；
2)玻璃外管与玻璃内管两端口采用特殊的结构形式，缓冲玻璃外管与玻璃内管膨胀量不一致而导致破裂情况；
3)相对于一端封口形式的结构，本实用新型采用的两端口直通结构换热系数更高；
4)本实用新型内管采用螺旋管结构，可提高吸热器的吸热面积，从而提高太阳能的利用率。
5)换热系数高，制作工艺简单。
附图说明
图1是本实用新型内直管式双层玻璃集热管；
图2是本实用新型内螺旋管式双层玻璃集热管；
图3是本实用新型外管吸收式双层玻璃集热管；
图4是本实用新型无过渡接头结构示意图。
图中有：玻璃外管1、真空层2、选择性吸收涂层3、玻璃内管4、过渡接头5。
具体实施方式
所述玻璃外管，是由膨胀系数较高的玻璃构成，并且透射率高，尽可能的让太阳能射入，玻璃外管主要起到真空和保护作用。在玻璃外管中间位置设置有波纹，用于吸收玻璃外管受热产生的微量膨胀量。
所述真空层是玻璃内管与玻璃外管之间的空间，采用真空处理，能够有效减少热损，当太阳能光线进入玻璃外管，照射在玻璃内管上，真空层可有效地阻止热能的损失。
渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL是涂在玻璃内管的外表面，提高内管吸收率，进而提高系统的热效率。
所述玻璃内管是由膨胀系数较低的玻璃构成，当工质在玻璃内管内部流动时，产生的温度高于外管的温度，这样，玻璃外管与玻璃内管产生温度差，很容易产生爆裂。本实用新型采用的玻璃内管膨胀系数低。外管膨胀系数高，这样，在内管温度高于玻璃外管的温度时，可有效地降低膨胀量，防止玻璃内管或者玻璃外管爆裂。
所述过渡接头的材料膨胀系数大于玻璃内管而小于玻璃外管的膨胀系数，可以吸收部分膨胀量。
本实用新型的玻璃内管采用螺旋管，可增大吸热面积，大大提高热效率，同时采用直通式，换热效率更高，双层玻璃结构，制作工艺非常简单。
实施例1
参见图1，一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，包括玻璃外管1、真空层2、选择性吸收涂层3、玻璃内管4、过渡接头5；玻璃外管1与玻璃内管4为同心圆玻璃管，玻璃外管1与玻璃内管4中间为真空层2，在玻璃内管4涂装选择性吸收涂层3，玻璃内管4通入工质；所述玻璃外管1与玻璃内管4的连接处采用过渡接头5封接。
所述玻璃内管4为螺旋管，玻璃内管4的外表面涂有渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL；玻璃外管1中间位置有波纹。
玻璃外管1、玻璃内管4的材料膨胀系数不一样，玻璃外管1采用膨胀系数较高的玻璃材料，玻璃内管4采用膨胀系数较低的玻璃材料，玻璃外管1与玻璃内管4连接处采用过渡接头5封接，过渡接头5材料的膨胀系数大于玻璃内管4而小于玻璃外管1的膨胀系数。
实施例2
参见图2，一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，包括玻璃外管1、真空层2、选择性吸收涂层3、玻璃内管4、过渡接头5；玻璃外管1与玻璃内管4为同心圆玻璃管，玻璃外管1与玻璃内管4中间为真空层2，在玻璃内管4涂装选择性吸收涂层3，玻璃内管4通入工质；所述玻璃外管1与玻璃内管4连接处采用过渡接头5封接，过渡接头5材料的膨胀系数大于玻璃内管4而小于玻璃外管1的膨胀系数。
所述玻璃内管4为直通管，无波纹，玻璃内管4的外表面涂有渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL；玻璃外管1中间位置有波纹。
实施例3
参见图3，一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，包括玻璃外管1、真空层2、选择性吸收涂层3、玻璃内管4、过渡接头5；玻璃外管1与玻璃内管4为同心圆玻璃管，玻璃外管1与玻璃内管4中间为真空层2，在玻璃内管4涂装选择性吸收涂层3，玻璃内管4通入工质；所述玻璃外管1与玻璃内管4连接处采用过渡接头5封接，过渡接头5材料的膨胀系数大于玻璃内管4而小于玻璃外管1的膨胀系数。
其特征在于所述玻璃内管4为直通管，无波纹，玻璃内管4的外表面涂有渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL；玻璃外管1为直通管，无波纹。
实施例4
参见图3，一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，包括玻璃外管1、真空层2、选择性吸收涂层3、玻璃内管4；玻璃外管1与玻璃内管4为同心圆玻璃管，玻璃外管1与玻璃内管4中间为真空层2，在玻璃内管4涂装选择性吸收涂层3，玻璃内管4通入工质；所述玻璃外管1与玻璃内管4的连接处采用玻璃封接。其特征在于无过渡接头5。
本实用新型还可以有其它实施方式，凡依据本专利的技术实质所采用的任何细微修改、等效变换、替代所形成的技术方案，均落在本专利要求保护的范围之内。
Claims (4)
1.一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，其特征在于该双层玻璃集热管包括玻璃外管(1)、真空层(2)、选择性吸收涂层(3)、玻璃内管(4)、过渡接头(5)；玻璃外管(1)与玻璃内管(4)为同心圆玻璃管，玻璃外管(1)与玻璃内管(4)中间为真空层(2)，在玻璃内管(4)上涂装选择性吸收涂层(3)，工质在玻璃内管(4)里流动；所述玻璃外管(1)与玻璃内管(4)的连接处采用过渡接头(5)封接。
2.如权利要求1所述的一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，其特征在于所述玻璃内管(4)为螺旋管，玻璃内管(4)的外表面涂有选择性吸收涂层；玻璃外管(1)中间位置有波纹。
3.如权利要求1所述的一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，其特征在于玻璃外管(1)、玻璃内管(4)的材料膨胀系数不一样，玻璃外管(1)的膨胀系数比玻璃内管(4)高，玻璃外管(1)与玻璃内管(4)连接处采用过渡接头(5)连接，过渡接头(5)材料的膨胀系数大于玻璃内管(4)而小于玻璃外管(1)的膨胀系数。
4.如权利要求1所述的一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管，其特征在于所述的选择性吸收涂层采用渐变铝氮铝选择性吸收涂层AL-N/AL，用磁控溅射工艺，附着在玻璃内管(4)的外表面。
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| CN106595095A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-04-26 | 东南大学 | 一种带选择吸收涂层的直通式双层玻璃集热管 |
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