本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能作為一種清潔、無(wú)污染的可再生能源，其開(kāi)發(fā)和利用被認(rèn)為世界能源戰(zhàn)略的重要組成部分。太陽(yáng)能熱水利用技術(shù)已經(jīng)非常廣泛，其中最核心的部件是集熱管。

目前市場(chǎng)上使用的集熱管多為一端封閉的雙層玻璃管結(jié)構(gòu)，玻璃外管和玻璃內(nèi)管之間為真空腔，玻璃內(nèi)管的外表面涂有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層。這種全玻璃真空集熱管工作時(shí)，內(nèi)外管溫度差較大，易產(chǎn)生爆管；且這種集熱管為單端開(kāi)口結(jié)構(gòu)，內(nèi)管中的水只能憑借因溫差引起的對(duì)流產(chǎn)生循環(huán)，換熱效率不高。

中國(guó)專利CN201120553565.4公布了一種直通式太陽(yáng)能集熱管，屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域，所述直通式太陽(yáng)能集熱管包括玻璃外管、金屬內(nèi)管、端蓋、波紋管、可伐合金環(huán)、遮光環(huán)及吸氣劑裝置，

CN200810019640.1公布了一種直通式雙層玻璃真空太陽(yáng)能集熱管，包括玻璃內(nèi)管和設(shè)置于該玻璃內(nèi)管外的玻璃外管，該玻璃內(nèi)管兩端敞口，該玻璃內(nèi)管外表面上設(shè)有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，該玻璃內(nèi)管和玻璃外管之間為真空空間，可以設(shè)置吸氣劑于真空空間中，在該玻璃內(nèi)管的背光面與玻璃外管之間設(shè)有聚光反射元件，該直通式雙層玻璃真空太陽(yáng)能集熱管上還設(shè)有伸縮節(jié)。

以上公布的兩個(gè)專利，在一定程度上可減小玻璃管爆裂的幾率，但在長(zhǎng)期的運(yùn)行工況下，也可能長(zhǎng)生玻璃管的爆裂。本發(fā)明從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料兩個(gè)方面考慮，提出一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管，可有效地解決玻璃管爆裂的情況，并且在長(zhǎng)期運(yùn)行工況下，性能穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有相關(guān)集熱管的缺陷，提供了一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管，能夠有效地解決集熱管破裂，并提高熱效率。

技術(shù)方案：采為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管，包括玻璃外管、真空層、選擇性吸收涂層、玻璃內(nèi)管。

所述玻璃外管，是由膨脹系數(shù)較高的玻璃構(gòu)成，并且透射率高，盡可能的讓太陽(yáng)能射入。玻璃外管主要起到真空和保護(hù)作用。

所述真空層是玻璃內(nèi)管與玻璃外管之間的空間，采用真空處理，能夠有效減少熱損，當(dāng)太陽(yáng)能光線進(jìn)入玻璃外管，照射在玻璃內(nèi)管上，真空層可有效地阻止熱能的損失。

所述選擇性吸收涂層是涂在玻璃內(nèi)管的外表面，提高內(nèi)管吸收率，進(jìn)而提高系統(tǒng)的熱效率。

所述玻璃內(nèi)管是由膨脹系數(shù)較低的玻璃構(gòu)成，當(dāng)工質(zhì)在玻璃內(nèi)管內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的溫度高于外管的溫度，這樣，玻璃外管與玻璃內(nèi)管產(chǎn)生溫度差，很容易產(chǎn)生爆裂。本發(fā)明采用的玻璃內(nèi)管膨脹系數(shù)低。外管膨脹系數(shù)高，這樣，在內(nèi)管溫度高于玻璃外管的溫度時(shí)，可有效地降低膨脹量，防止玻璃內(nèi)管或者玻璃外管爆裂。

本發(fā)明采用分區(qū)使用材料，在I區(qū)、II區(qū)和III區(qū)，分別采用不同材質(zhì)的玻璃材料。

I區(qū)主要是玻璃內(nèi)管、II區(qū)玻璃外管與玻璃內(nèi)管結(jié)合處、III區(qū)主要是玻璃外管，當(dāng)太陽(yáng)能光線照射在集熱管上，首先到達(dá)III區(qū)的玻璃外管上，光線透過(guò)III區(qū)，經(jīng)過(guò)真空層，照射在I區(qū)玻璃內(nèi)管表面的選擇性涂層上，加熱玻璃內(nèi)管流動(dòng)的工質(zhì)。集熱管在運(yùn)行情況下，I區(qū)的溫度大于III區(qū)的溫度，II區(qū)是連接I區(qū)與III區(qū)，是溫度過(guò)渡區(qū)。因此，材料的選擇為：I區(qū)選擇膨脹系數(shù)較低的玻璃材料，在溫度升高時(shí)，膨脹系數(shù)也較小，III區(qū)選擇膨脹系數(shù)較高的玻璃材料，這樣，即使玻璃內(nèi)管與玻璃外管產(chǎn)生溫差較大，也可適當(dāng)?shù)慕档陀蓽夭钜鸬呐蛎浟?。II區(qū)是I區(qū)與III區(qū)的過(guò)渡區(qū)，在材料的選擇上，選擇膨脹系數(shù)適中的玻璃材料。II區(qū)的過(guò)度材料設(shè)計(jì)，一方面有利于降低玻璃內(nèi)管與玻璃外管的膨脹量，另一方面有利于制作工藝設(shè)計(jì)。

本發(fā)明未特別限定的技術(shù)均為現(xiàn)有技術(shù)。

有益效果：

1)內(nèi)管與外管均使用玻璃材料，玻璃外管與玻璃內(nèi)管之間為真空，與傳統(tǒng)的金屬內(nèi)管與玻璃外管結(jié)構(gòu)相比較，技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉、可大規(guī)模市場(chǎng)化；

2)玻璃外管與玻璃內(nèi)管兩端口采用特殊的結(jié)構(gòu)形式，緩沖玻璃外管與玻璃內(nèi)管膨脹量不一致而導(dǎo)致破裂情況；

3)相對(duì)于一端封口形式的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用的兩端口直通結(jié)構(gòu)換熱系數(shù)更高；

4)本發(fā)明采用主動(dòng)循環(huán)，換熱效率更高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明集熱管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是集熱管端口結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明街熱管剖面圖；

圖4是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例示意圖；

其中：1是玻璃外管、2是真空層、3是選擇性吸收涂層、4是玻璃內(nèi)管。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1至圖4，一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管，包括玻璃外管1、真空層2、選擇性吸收涂層3、玻璃內(nèi)管4。

所述玻璃外管1是由膨脹系數(shù)較高的玻璃材料制成，并且投射系數(shù)高，盡可能的讓太陽(yáng)能光透過(guò)。

所述真空層2是玻璃外管1與玻璃內(nèi)管4密封后，玻璃外管1與玻璃內(nèi)管4為同心圓，密封后形成雙層壁玻璃直通管，兩端開(kāi)口。真空層2能夠有效減小熱損，當(dāng)太陽(yáng)光線照射在玻璃外管1上，大部分的光線穿過(guò)玻璃外管1，并穿過(guò)真空層2，到達(dá)玻璃內(nèi)管4外表面上，當(dāng)太陽(yáng)光線照射到玻璃內(nèi)管4上，因?yàn)椴Ａ?nèi)管是由玻璃產(chǎn)品制成的，具有較高的折射率和反射率，在玻璃內(nèi)管4的外表面涂上選擇性吸收涂層3，提高太陽(yáng)能的吸收率。玻璃內(nèi)管4吸收太陽(yáng)能，溫度高于玻璃外管1，這樣產(chǎn)生溫差，玻璃內(nèi)管4始終向外輻射能量，增加真空層2，可有效減小能量損失。

所述選擇性吸收涂層3，涂裝在玻璃內(nèi)管4的外表面，增加太陽(yáng)光線的吸收率。

所述玻璃內(nèi)管4，由膨脹系數(shù)較低的玻璃構(gòu)成，當(dāng)工質(zhì)在玻璃內(nèi)管4內(nèi)部流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的溫度高于玻璃外管1的溫度，這樣，玻璃外管1與玻璃內(nèi)管4產(chǎn)生溫度差，很容易產(chǎn)生爆裂。本發(fā)明采用的玻璃內(nèi)管4膨脹系數(shù)低。玻璃外管1膨脹系數(shù)高，這樣，在玻璃內(nèi)管4溫度高于玻璃外管1的溫度時(shí)，可有效地降低膨脹量，防止玻璃內(nèi)管4或者玻璃外管1爆裂。

如圖1所示，一種新型直通式雙層玻璃真空集熱管分為三個(gè)區(qū)域：I區(qū)、II區(qū)和III區(qū)，三個(gè)區(qū)域使用的玻璃材料膨脹系數(shù)不一樣。I區(qū)主要是玻璃內(nèi)管4，I區(qū)的材料采用膨脹系數(shù)較低的玻璃材料，在溫度較高的情況下，膨脹量也較??；III區(qū)主要是玻璃外管1，III區(qū)的材料采用膨脹系數(shù)較高的玻璃材料，玻璃外管1溫度較低的情況下，膨脹量也較高，這樣，用于平衡I區(qū)產(chǎn)生的膨脹量；II區(qū)為I區(qū)與III區(qū)的過(guò)渡區(qū)，玻璃材質(zhì)的膨脹系數(shù)大于III區(qū)，而小于I區(qū)玻璃材料的膨脹系數(shù)。

本專利還可以有其它實(shí)施方式，凡依據(jù)本專利的技術(shù)實(shí)質(zhì)所采用的任何細(xì)微修改、等效變換、替代所形成的技術(shù)方案，均落在本專利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。