專利名稱：一種中高溫太陽能真空集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型結(jié)構(gòu)的中高溫太陽能真空集熱管，使用溫度可高達(dá)450 "C。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外高溫太陽能真空集熱管多采用直通式內(nèi)外層同心直管結(jié)構(gòu)，外管是玻璃管，內(nèi)管是金屬管(用于流通傳熱介質(zhì))，內(nèi)外管之間被抽成真空用于減少熱量流失，中空內(nèi)管的外表面還覆蓋有選擇性吸收涂層。為了補償升溫后玻璃管與內(nèi)管之間由于熱膨脹造成的明顯尺寸差異，尤其是在軸向上的尺寸差異，所以在進(jìn)行封接時內(nèi)外管的兩端都必須采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，例如可閥合金和波紋管等以補償尺寸差異；這類高溫集熱管中流動的傳熱介質(zhì)通常是熔鹽/熔融鈉、高溫油、水蒸汽等，所以內(nèi)管必須采用昂貴的耐高壓、耐腐蝕的不銹鋼等材料。這類集熱管的不足是1、內(nèi)、外管的封裝工藝復(fù)雜，材料成本和加工成本高，可靠性低；2、當(dāng)太陽能光熱系統(tǒng)因維護(hù)需要更換高溫集熱管時，必須停止部分或整體系統(tǒng)的運行，導(dǎo)致維護(hù)的時間和成本高；3、使用的傳熱介質(zhì)危險性高，一旦泄露易造成安全事故和環(huán)境污染，導(dǎo)致安全成本和維護(hù)成本居高不下；4、目前此類集熱管的核心技術(shù)，如選擇性吸收涂層、封裝材料和工藝、專用高溫流體泵等均掌握在少數(shù)國外公司手中。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的太陽能集熱管的不足，本實用新型提供一種新型結(jié)構(gòu)的中高溫太陽能真空集熱管，采用單端固定和密封，簡化了封裝工藝，避免了直通式集熱管的復(fù)雜且不可靠的內(nèi)管與玻璃外管之間的封接弊端，提高了可靠性，降低了成本，并且便于維護(hù)；同時由于本實用新型特別適合采用的傳熱介質(zhì)為氮氣，極大的提高了生產(chǎn)、運行過程中的安全，并且對環(huán)境無危害，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本，同時避免了對國外核心技術(shù)的依賴。本實用新型采用的技術(shù)方案是采用三層同心管結(jié)構(gòu)，外層管是一端封閉的玻璃管，內(nèi)層是一端封閉的中空直管(管材可以為玻璃或陶瓷或金屬)，在內(nèi)管內(nèi)增加了一根中空的直管(可以是金屬或陶瓷或玻璃管)作為回流管，外管、內(nèi)管的非封閉端都固定在一個連接頭組件上，并進(jìn)行封接；內(nèi)管的外表面覆蓋有高吸收率低發(fā)射率的選擇性吸收涂層體系，傳熱介質(zhì)從入口流入內(nèi)管，沿著內(nèi)管與回流管之間的環(huán)形空間流動，到內(nèi)管的封閉端后流入回流管，隨后沿著回流管流動從出口流出；內(nèi)管和外管之間抽真空，以減少熱損失；此集熱管由于在流體流動中有回流的結(jié)構(gòu)，使用液體的傳熱介質(zhì)時會有壓力或流速損失，因此本集熱管適用多種傳熱介質(zhì)，特別適合采用氮氣作為傳熱介質(zhì)，氮氣可以補償彎頭等造成的壓力損失，并更有利于高溫應(yīng)用，而且安全環(huán)保。本實用新型的有益效果是1、采用單端固定和封接，完全避免了內(nèi)、外管之間由于不同材料和不同溫差以及軸向長度較長形成的軸向明顯線膨脹差異，使封接工藝過程更簡單可靠，整體制造成本降低。2、特別適合采用氮氣作為傳熱介質(zhì)，可使集熱管的使用溫度大大提高，對內(nèi)管材料的要求降低，讓成本明顯下降，并且由于氮氣安全無毒，生產(chǎn)使用過程中更加安全環(huán)保，易于安裝和維護(hù)。

附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中(1)外管，(2)內(nèi)管，(3)涂層體系，(4)回流管，(5)彈性U型環(huán)，(6)入口接頭，(7)傳熱介質(zhì)，(8)連接頭組件，(9)出口接頭，(10)抽真空接頭組件。
具體實施方式
由于采用單端固定的多層同心套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管(2)和外管(1)都固定在連接頭組件(8)上，而它們的另一端都是封閉的，且內(nèi)管(2)與外管(1)的封閉端之間留有足夠的軸向間隙，因此玻璃管和金屬管在長度方向上的膨脹不一致不用考慮進(jìn)行補償，徑向上的熱膨脹不一致采用比波紋管更簡單的彈性U型環(huán)(5)進(jìn)行連接，節(jié)省了材料，簡化了工藝；在外管(1)和內(nèi)管(2)之間要通過抽真空接頭組件(10)抽去空氣，以減少熱量損失；為了增強(qiáng)傳熱介質(zhì)(7)的流通性能，采用以連接頭組件(8)為固定中心的左右對稱的布置形式，即左右兩端都各有一組三層同心套管結(jié)構(gòu)；傳熱介質(zhì)(7)可適用多種介質(zhì)，特別適用于氮氣，氮氣可以應(yīng)用于高達(dá)500度以上的場合，并且安全環(huán)保，運行及維護(hù)費用更低；工作時，傳熱介質(zhì)(7)從入口(6)進(jìn)入，沿著內(nèi)管(2)與回流管(4)之間的環(huán)形空間流動(此環(huán)形空間的橫截面積與回流管(4)的中空橫截面積相同)，并吸收內(nèi)管傳導(dǎo)的熱量，在內(nèi)管(2)外壁上涂覆的選擇性吸收涂層體系(3)增強(qiáng)了內(nèi)管對光熱的吸收并減少熱輻射，介質(zhì)流動到達(dá)內(nèi)管(2)的封閉端后回流到回流管(4)中，此時的傳熱介質(zhì)(7)已經(jīng)提升溫度但其散發(fā)的熱量只能傳導(dǎo)給回流管(4)外壁中流通的傳熱介質(zhì)(7)，降低了熱損失；最終吸收了熱量的傳熱介質(zhì)(7)從出口(9)流出。
權(quán)利要求1.一種中高溫太陽能真空集熱管，其特征是采用單端固定的三層同心套管結(jié)構(gòu)，并采用左右兩側(cè)對稱布置以增加流道截面積；外管是一端封閉的玻璃管，內(nèi)管是一端封閉的中空直管(材料可以為玻璃或陶瓷或金屬)，內(nèi)管之內(nèi)增加一根中空的回流管(材料可以為玻璃或陶瓷或金屬)，在外層玻璃管和內(nèi)層中空直管之間抽真空；這種集熱管的左右兩端都采用完全相同的單端封接，簡化了封接工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫太陽能真空集熱管，其擴(kuò)展特征是可以制作成左、右兩側(cè)的長度不一致的非對稱結(jié)構(gòu)，直至可以取消一側(cè)的單邊形式。
專利摘要一種中高溫太陽能真空集熱管。采用單端固定的三層同心套管結(jié)構(gòu)，外管是一端封閉的玻璃管，內(nèi)管是一端封閉的中空直管(管材可采用玻璃或陶瓷或金屬)，內(nèi)管之內(nèi)增加一根中空回流直管以形成流體通道，并且為了增加流通量采用左右兩側(cè)對稱布置來增加流道橫截面積，在外層玻璃管和內(nèi)層直管之間抽真空以減少熱損失；這種集熱管采用單端封接，簡化了封接工藝。并且此集熱管特別適用于氮氣作為傳熱介質(zhì)，可以應(yīng)用于更高的工作溫度，而運行和維護(hù)費用低，且安全環(huán)保。
文檔編號F24J2/46GK202328879SQ20112051018
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者朱華, 李向陽, 黃佳華 申請人:成都首能新能源開發(fā)有限公司