CN217504015U - 一种旋流强化太阳能集热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种旋流强化太阳能集热管，包括外层玻璃管和用于工作介质流通的内层金属管，外层玻璃管套设在内层金属管上，且外层玻璃管的两端通过端盖与内层金属管连接，内层金属管入口处设有用于调整工质流向的旋流器。本实用新型产生的有益效果是：集热系统反光镜的光汇集到面对反光镜的集热管上，形成局部高热流密度。将旋流器安装到内层金属管入口，流体流经金属管时，在弯曲渐缩的流道中，改变流动速度的大小和方向，在旋流器后形成衰减性旋流，流体在流动过程中都能经历高热流密度加热的区域，换热过程的平均温差增大，结合旋流的强化传热作用，能够有效提高金属管与流动工质的换热能力，增强集热效率。

Description

一种旋流强化太阳能集热管

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热技术领域，特别是指一种旋流强化太阳能集热管。

背景技术

太阳能作为清洁能源最重要的组成部分之一，主要包括光热、光伏和光化学三种利用方式。其中光热利用是最常见的利用方式，而光热发电是新能源开发利用的有效方式之一。

目前太阳能光热利用因为聚光集热方式的不同，太阳能集热系统目前主要有四种类型：槽式集热系统，塔式集热系统，碟式集热系统，以及线性菲涅尔式集热系统。其中，由于槽式太阳能集热装置及其耦合的发电系统具有高可靠性、稳定发电效率、跟踪易于实现等优势，已经有较高的商业化程度，成为光热发电行业的主流。

槽式太阳能集热系统主要由集热管、集热镜面、支撑结构及控制系统组成；储热系统主要由储热罐、储热介质。集热管是槽式太阳能热发电集热系统的一个关键部件，能够将反射镜聚集的太阳直接辐射能转换为热能。而由于槽式集热器的集热管的摆放位置的缘故，集热镜面反射的光只照射到集热管部分区域，使得集热管在工作过程中会出现显著的热流分布不均的问题，使集热器换热效率低，因此，亟需改进集热器的结构以提高换热效率。

实用新型内容

本实用新型提出一种旋流强化太阳能集热管，解决了现有技术中集热管热流分布不均导致传热效率低的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种旋流强化太阳能集热管，包括外层玻璃管和用于工作介质流通的内层金属管，外层玻璃管套设在内层金属管上，且外层玻璃管的两端通过端盖与内层金属管连接，内层金属管入口处设有用于调整工质流向的旋流器。集热系统反光镜的光汇集到集热管上，形成局部高热流，工质流经内层金属管时进行热量交换，在工质进入内层进水管时，在旋流器的作用下，改变流动的方向，形成螺旋流动，提高工质与内层金属管之间的传热能力，并保证换热效率。

所述旋流器包括旋流器中心支撑和旋流器外环，旋流器外环与内层金属管的入口连接，旋流器中心支撑位于旋流器外环的中心位置，且旋流器中心支撑与旋流器外环之间设有均匀布置的旋流器叶片。旋流器叶片对经过的工质进行导向，调整工质流动方向。

所述旋流器叶片的一端与旋流器中心支撑连接，旋流器叶片的另一端与旋流器外环连接，且相邻两个旋流器叶片之间形成渐缩流道。渐缩流道能够提高流动速度，增加力切向的流速，形成螺旋流动。

所述旋流器叶片为等截面直叶片。各个叶片呈环形阵列布置。

所述旋流器外环包括一体连接的外环端盖和外环配合段，外环配合段与内层金属管的内壁过盈配合，外环端盖与内层金属管的入口端面贴合。外环配合段保证旋流器与内层金属管连接稳定，外环端盖保证旋流器安装位置准确。

所述外层玻璃管的入口端通过入口端盖与内层金属管连接，外层玻璃管的出口端通过出口端盖与内层金属管连接。入口端盖和出口端盖配合对外层玻璃管和内层金属管的相对位置进行固定，保证外层玻璃管与内层金属管相对位置准确。

本实用新型产生的有益效果是：集热系统反光镜的光汇集到面对反光镜的集热管上，形成局部高热流密度。将旋流器安装到内层金属管入口，流体流经金属管时，在弯曲渐缩的流道中，改变流动速度的大小和方向，在旋流器后形成衰减性旋流，流体在流动过程中都能经历高热流密度加热的区域，换热过程的平均温差增大，结合旋流的强化传热作用，能够有效提高金属管与流动工质的换热能力，增强集热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型旋流强化太阳能集热管结构示意图。

图2为集热管剖视图。

图3为集热管入口剖视图。

图4为旋流器结构示意图。

图5为旋流器外环示意图。

图6为旋流器中心支撑和叶片结构示意图。

图7为旋流器等截面直叶片结构示意图。

图中：1-旋流器中心支撑，2-旋流器叶片，3-旋流器外环，4-内层金属管，5-入口端盖，6-外层玻璃管，7-出口端盖，8-外环端盖，9-外环配合段。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，如图1、图2所示，一种旋流强化太阳能集热管，包括外层玻璃管6和用于工作介质流通的内层金属管4，外层玻璃管6套设在内层金属管4上，且外层玻璃管6的两端通过端盖与内层金属管4连接，具体的，外层玻璃管6的入口端通过入口端盖5与内层金属管4连接，外层玻璃管6的出口端通过出口端盖7与内层金属管4连接，入口端盖5和出口端盖7配合对外层玻璃管6和内层金属管4的相对位置进行固定，使内层金属管4位于外层玻璃管6的中心位置；工质在内层金属管4内进行热量交换，吸收热量实现集热功能；内层金属管4入口处设有用于调整工质流向的旋流器，旋流器将工质沿内层金属管4轴向流动改变为绕轴线螺旋流动，使更多的冷流体工质直接接触到高热流密度的加热区域，有益于提高传热量。

实施例2，一种旋流强化太阳能集热管，如图3、图4所示，旋流器包括旋流器中心支撑1和旋流器外环3，旋流器外环3与内层金属管4的入口连接，旋流器中心支撑1位于旋流器外环3的中心位置，且旋流器中心支撑1与旋流器外环3之间设有均匀布置的旋流器叶片2旋流器外环3与旋流器中心支撑1配合对旋流器叶片2进行固定，旋流器叶片2沿内层金属管4的轴线倾斜布置，实现对工质流动方向的调整。

进一步，如图6所示，旋流器叶片2的一端与旋流器中心支撑1连接，旋流器叶片2的另一端与旋流器外环3连接，且相邻两个旋流器叶片2之间形成渐缩流道，具体的，在旋流器叶片造型的时候，通过吸力面和压力面两侧的叶片型线的控制，保证叶片从进口到出口，流道面积呈现渐缩的趋势，即为渐缩流道。工质经过旋流器叶片2形成的渐缩流道进入内层金属管，在渐缩流道中，旋流器叶片2改变工质流动的速度大小和方向，在旋流器后形成衰减性旋流，使工质在内层金属管4内的流动过程中，能够使工质能够较多与高热区域进行接触，提高工质与内层金属管4的换热能力，增强集热效率。

进一步，如图7所示，旋流器叶片2为等截面直叶片。具体的，等截面直叶片指的是，叶片从顶部到根部的截面型线完全一致，即叶片不同高度的横向截面形状一致，均为流线型，没有扭转，也没有弯曲。本实施例中，旋流器叶片2的数量为10个，且旋流器叶片2以旋流器中心支撑1为中心呈圆周阵列布置，并且等截面直叶片便于进行叶片的加工。

进一步，如图5所示，旋流器外环3包括一体连接的外环端盖8和外环配合段9，外环配合段9与内层金属管4的内壁过盈配合，外环端盖8与内层金属管4的入口端面贴合。外环配合段9保证旋流器在内层金属管4入口处安装稳定，外环端盖8保证旋流器在内层金属管4上安装位置准确。

其他结构与实施例1结构相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋流强化太阳能集热管，包括外层玻璃管（6）和用于工作介质流通的内层金属管（4），其特征在于，外层玻璃管（6）套设在内层金属管（4）上，且外层玻璃管（6）的两端通过端盖与内层金属管（4）连接，内层金属管（4）入口处设有用于调整工质流向的旋流器。

2.根据权利要求1所述的旋流强化太阳能集热管，其特征在于，旋流器包括旋流器中心支撑（1）和旋流器外环（3），旋流器外环（3）与内层金属管（4）的入口连接，旋流器中心支撑（1）位于旋流器外环（3）的中心位置，且旋流器中心支撑（1）与旋流器外环（3）之间设有均匀布置的旋流器叶片（2）。

3.根据权利要求2所述的旋流强化太阳能集热管，其特征在于，旋流器叶片（2）的一端与旋流器中心支撑（1）连接，旋流器叶片（2）的另一端与旋流器外环（3）连接，且相邻两个旋流器叶片（2）之间形成渐缩流道。

4.根据权利要求2或3所述的旋流强化太阳能集热管，其特征在于，旋流器叶片（2）为等截面直叶片。

5.根据权利要求4所述的旋流强化太阳能集热管，其特征在于，旋流器外环（3）包括一体连接的外环端盖（8）和外环配合段（9），外环配合段（9）与内层金属管（4）的内壁过盈配合，外环端盖（8）与内层金属管（4）的入口端面贴合。

6.根据权利要求1或5所述的旋流强化太阳能集热管，其特征在于，外层玻璃管（6）的入口端通过入口端盖（5）与内层金属管（4）连接，外层玻璃管（6）的出口端通过出口端盖（7）与内层金属管（4）连接。

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