一種新型結(jié)構的高溫太陽能真空集熱管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構的高溫太陽能真空集熱管，主要用于太陽能聚光集熱發(fā)電系統(tǒng)的集熱器中，屬于太陽能光熱利用技術領域。
【背景技術】
[0002]聚光集熱發(fā)電是一種太陽能熱利用技術，主要包括槽式聚光集熱系統(tǒng)和菲涅爾聚光集熱系統(tǒng)。集熱管是上述系統(tǒng)的核心部件，通常由表面制備了吸熱涂層的金屬內(nèi)管、帶有增透膜的玻璃外管和連接兩者的波紋管組成。
[0003]中國專利CN102519160A公開了一種直通式太陽能集熱管，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，波紋管的一端通過端蓋與金屬內(nèi)管連接，另一端通過連接件與可伐合金環(huán)連接。該集熱管將波紋管放置與玻璃外管外側(cè)，影響了集熱面積，整管利用率不高。
[0004]中國專利CN101986060A公開了一種太陽能吸熱管，該集熱管采用了金屬薄壁與玻璃外管直接熔封的封接方式，金屬薄壁刀口最外邊緣厚度小于0.05毫米，刀口錐度小于3°，或者薄壁刀口具有二次削薄段，二次削薄段的錐度小于3°。該薄壁刀口插入玻璃外管端口的管壁中，與玻璃外管熔封在一起。采用這種封接方式的優(yōu)點是結(jié)構簡單，實現(xiàn)了玻璃外管與金屬的直接封接。但這種封接方式的可靠性與成品率還有待提高。
[0005]美國專利US7013887B2公開了一種真空集熱管結(jié)構，包括金屬內(nèi)管、玻璃外管、波紋管以及遮光罩。該集熱管將波紋管封裝在玻璃外管內(nèi)側(cè)，屬于內(nèi)封結(jié)構。這種結(jié)構的集熱管有效的增加了吸熱面積，提高了整管利用率。但該集熱管將波紋管與金屬內(nèi)管連接端放置于波紋管內(nèi)部，在制造過程中波紋管處于壓縮狀態(tài)，一方面增加了制造難度，另一方面也不利于工作過程中應力的釋放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種新型結(jié)構太陽能高溫真空集熱管。
[0007]—種新型結(jié)構的高溫太陽能真空集熱管，主要由金屬內(nèi)管、波紋管、遮光罩、可伐合金環(huán)、玻璃外管、吸氫材料、蒸散型吸氣劑、二次激活用吸氫罐、抽氣管和高真空截止閥等組成。所述的玻璃外管兩端分別通過可伐合金環(huán)與遮光罩相連接；波紋管介于金屬內(nèi)管與玻璃外管(夕卜玻管)之間，兩端分別與金屬內(nèi)管和遮光罩相連，在金屬內(nèi)管與玻璃外管之間形成真空環(huán)形空間；所述的吸氫材料和蒸散型吸氣劑設置于金屬內(nèi)管與玻璃外管之間；所述的二次激活用吸氫罐設置于遮光罩上，通過抽氣管與真空環(huán)形空間連通，所述的抽氣管上設置高真空截止閥。本結(jié)構的集熱管便于隨時檢測其管內(nèi)真空度，并利于在使用10年或者20年后可以打開截止閥對集熱管重新進行抽真空處理，同時更換二次激活用吸氫罐中的吸氫材料，進而提高集熱管的壽命，并保持其優(yōu)異的性能。
[0008]所述的金屬內(nèi)管的外表面設置太陽能吸熱涂層，內(nèi)壁設置阻氫涂層，工作溫度可達到600°C。鋼管內(nèi)表面帶有阻氫涂層，可有效防止傳熱介質(zhì)中氫的擴散，提高集熱管真空壽命。所述的金屬內(nèi)管的外徑為30-100毫米，厚度為1-6毫米。
[0009]所述玻璃外管內(nèi)、外壁均設有均勻致密的增透膜，以提高玻璃外管在可見光范圍內(nèi)的透過率，太陽光譜平均透過率達到92?99%。玻璃外管外徑為70-150毫米，厚度為2_4毫米?？煞ズ辖瓠h(huán)與玻璃外管直接熔封在一起。
[0010]在遮光罩上設置可重復使用的抽真空封離裝置(包括抽氣管、二次激活用吸氫罐和高真空截止閥)，可快速獲得高真空，在集熱管服役期間并可進行反復抽真空，延長集熱管使用壽命，提高制造效率。二次激活用吸氫罐內(nèi)部為高效吸氫材料，端口裝有過濾片，集熱管在使用一段時間后，通過激活吸氫罐中的吸氫材料來提高管內(nèi)真空度，降低集熱管的熱損，以提高集熱管的使用壽命，其中的吸氫材料在使用若干年后可進行更換。
[0011]所述的遮光罩具有錐形或直筒形狀，為一體式遮光罩，設置于波紋管外側(cè)，遮光罩一端與可伐合金環(huán)連接，另一端與波紋管連接。遮光罩可避免波紋管被聚光直射，防止其溫度上升過高而導致波紋管失效，該裝置可延長波紋管壽命，提高封裝可靠性。所述的遮光罩壁厚為I?5毫米，長度為10?60毫米。
[0012]所述波紋管由薄壁金屬擠壓成型而成，與遮光罩直接連接，并位于遮光罩內(nèi)側(cè)，另一端與金屬內(nèi)管連接。通過波紋管的伸縮變化可有效釋放金屬內(nèi)管與玻璃外管膨脹量不同帶來的應力。
[0013]所述波紋管內(nèi)側(cè)設置吸氫材料支架，防止吸氫材料被聚光直射，確保真空穩(wěn)定性。另外，還設置蒸散型吸氣劑支架。
[0014]所述的玻璃外管材質(zhì)為硼硅玻璃，由膨脹系數(shù)相同的單一材料構成，或由具有不同膨脹系數(shù)的多種材料串聯(lián)構成。
[0015]本發(fā)明在遮光罩上設置可重復使用的抽真空封離裝置及二次激活用吸氫罐，可快速獲得高真空，延長集熱管使用壽命，提高制造效率，并可進行真空度實時抽測。波紋管外側(cè)設有一體式遮光罩，可延長波紋管壽命，提高封裝可靠性。波紋管內(nèi)側(cè)設置吸氫材料安裝支架，防止吸氫材料被聚光直射，確保真空穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明的太陽能高溫真空集熱管由于設置了遮光罩、可重復使用的抽真空封離裝置、二次激活用吸氫罐，并將波紋管置于遮光罩內(nèi)側(cè)，有效地延長了集熱管壽命和降低了集熱管的熱損，并可進行真空度的實時抽測。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明遮光罩為錐形的高溫真空集熱管的結(jié)構示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明高溫真空集熱管中的可重復使用的抽真空封離裝置和二次激活用吸氫罐的局部剖面圖。
[0018]圖3是本發(fā)明遮光罩為直筒形狀的高溫真空集熱管的結(jié)構示意圖。
[0019]圖4是本結(jié)構集熱管50周400°C老化過程中的熱損與真空度數(shù)據(jù)曲線。
[0020]主要附圖標記說明:
[0021]I 金屬內(nèi)管2 波紋管
[0022]3 高真空截止閥4 抽氣管
[0023]5 二次激活用吸氫罐6 吸氫材料及支架
[0024]7 蒸散型吸氣劑及支架
[0025]8膨脹系數(shù)為3.3 X 10_6/K或5.0 X 10_6/Κ的玻璃外管
[0026]9可伐合金環(huán)10 遮光罩
[0027]11膨脹系數(shù)為4.9 X 10_6/Κ玻璃外管
[0028]12膨脹系數(shù)為4.5 X 10_6/Κ玻璃外管
[0029]13膨脹系數(shù)為4.0 X 10_6/Κ玻璃外管
[0030]14 膨脹系數(shù)為3.5 X 10_6/Κ玻璃外管
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0032]本發(fā)明新型結(jié)構的高溫太陽能真空集熱管，主要由金屬內(nèi)管1、可伐合金環(huán)9、遮光罩10、波紋管2、玻璃外管8、吸氫材料及支架6、蒸散型吸氣劑及支架7、二次激活用吸氫罐5、抽氣管4和高真空截止閥3組成。
[0033]玻璃外管8兩端分別通過可伐合金環(huán)9與遮光罩10相連接；波紋管2介于金屬內(nèi)管I與玻璃外管8之間,兩端分別與金屬內(nèi)管I和遮光罩10相連,在金屬內(nèi)管I與玻璃外管8之間形成真空環(huán)形空間；吸氫材料和蒸散型吸氣劑設置于金屬內(nèi)管I與玻璃外管8之間；二次激活用吸氫罐5設置于遮光罩10上，通過抽氣管4與真空環(huán)形空間連通，抽氣管4上設置高真空截止閥3。
[0034]金屬內(nèi)管I的外表面設置太陽能吸熱涂層，內(nèi)壁設置阻氫涂層，工作溫度可達到600°C。鋼管內(nèi)壁帶有阻氫涂層，可有效防止傳熱介質(zhì)中氫的擴散，提高集熱管真空壽命。金屬內(nèi)管I的直徑為30-100毫米，厚度為1-6毫米。
[0035]玻璃外管內(nèi)、外壁均設有均勻致密的增透膜，以提高玻璃外管在可見光范圍內(nèi)的透過率，太陽光譜平均透過率達到92?99%。玻璃外管直徑為70-150毫米，厚度為2_4毫米?？煞ズ辖瓠h(huán)9與玻璃外管直接熔封在一起。
[0036]在遮光罩10上設置可重復使用的抽真空封離裝置(帶有金屬高真空密封閥)，可快速獲得聞真空，延長集熱管使用壽命，提聞制造效率。
[0037]二次激活用吸氫罐5內(nèi)部為高效吸氫材料，端口裝有過濾片，集熱管在使用一段時間后，通過激活吸氫罐中的吸氫材料來提高管內(nèi)真空度，降低集熱管的熱損，以提高集熱管的使用壽命。
[0038]遮光罩10具有錐形或直筒形狀，為一體式遮光罩，設置于波紋管2外側(cè)，遮光罩10一端與可伐合金環(huán)9連接，另一端與波紋管2連接。遮光罩10