專利名稱：一種單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及槽式太陽(yáng)能集熱管，尤其涉及一種單層玻璃管同軸套管式槽式太 陽(yáng)能集熱管模塊。
背景技術(shù)：
國(guó)外利用太陽(yáng)能產(chǎn)生中高溫蒸汽大多是使用直通集熱管，該集熱管的工作過(guò)程是 液體由集熱管的一端流向另一端，集熱管吸收陽(yáng)光加熱工質(zhì)，最終在出口產(chǎn)生蒸汽。但是該 系統(tǒng)存在以下問(wèn)題(1)玻璃與鋼的焊接工藝尚不成熟，發(fā)電用的直通管針對(duì)高溫條件對(duì)封 口的要求較高，工藝復(fù)雜，成品率低，造成價(jià)格高昂；(2)為了解決鋼和玻璃膨脹系數(shù)不同 的問(wèn)題需在兩端加波紋管，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在受力不均的情況下容易產(chǎn)生扭矩，造成兩端封口產(chǎn) 生較大應(yīng)力。傳統(tǒng)的U型管目前也有應(yīng)用，但是也存在著大量的問(wèn)題(1)由于真空玻璃管 的內(nèi)徑固定，所以傳統(tǒng)的U型管的每根金屬管的外徑不能超過(guò)真空管的一半，一般管徑較 小，流動(dòng)阻力大；(2)由于管徑較小，延伸距離較長(zhǎng)，容易形成剛度不夠，末端搭靠在真空玻 璃管上造成真空玻璃管破裂；(3)管口不容易密封。傳統(tǒng)的同軸套管U型集熱管在現(xiàn)場(chǎng)使 用的過(guò)程中也出現(xiàn)了安裝困難，集熱管位置安裝精度較差，效率不夠高等諸多的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便 宜，安裝方便且精度高，便于大面積推廣的單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊。單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊包括第一法蘭、蒸汽總管、蒸汽出 口管、第二法蘭、第三法蘭、環(huán)形封堵、套管外管、真空抽氣口、合金密封蓋、第一隔熱支撐 件、U型玻璃管、套管內(nèi)管、金屬支撐件、第二隔熱支撐件、封堵、第四法蘭、冷凝水總管、冷凝 水入口管，套管內(nèi)管的一端通過(guò)冷凝水入口管與冷凝水總管相連接，冷凝水總管的一端與 第三法蘭相連接，另一端與第四法蘭相連接，套管外管套在套管內(nèi)管外面，套管內(nèi)管的另一 端與套管外管相通，套管外管的一端通過(guò)環(huán)形封堵與套管內(nèi)管的相連接，另一端用封堵封 住，套管外管與套管內(nèi)管的連接端與蒸汽出口管的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與蒸 汽總管相連接，蒸汽總管的一端與第一法蘭相連接，另一端與第二法蘭相連接，U型玻璃管 套在套管外管外面，并通過(guò)合金密封蓋與套管外管密封連接，U型玻璃管的兩端通過(guò)第一 隔熱支撐件和第二隔熱支撐件固定在套管外管上，合金密封蓋上設(shè)有真空抽氣口用于抽真 空。所述的套管內(nèi)管與套管外管是同軸布置，套管外管端部與套管內(nèi)管之間設(shè)有金屬 支撐件，套管外管與U型玻璃管的位置同軸布置，套管外管與u型玻璃管之間設(shè)有支撐件。本實(shí)用新型在采用了同軸套管作為集熱管主體，在外管外壁涂太陽(yáng)光吸收涂層， 這樣允許的最大聚焦光帶就為外管的直徑處的截面，避免了因?yàn)閲?yán)格控制聚焦光帶而帶來(lái) 的聚焦系統(tǒng)成本的大幅增加，降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。同軸套管結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩個(gè)通道的截面 積與傳統(tǒng)的U型管相比大一倍，同時(shí)改善了流場(chǎng)的均勻性，大大減少了流動(dòng)阻力，提高了傳熱效率，同時(shí)也方便槽式拋物面反射鏡聚焦的太陽(yáng)光帶完全落在集熱管上。另外，在套管外 管外面采用了單層玻璃管并抽成真空，這樣減少了傳統(tǒng)同軸套管加真空玻璃管結(jié)構(gòu)的玻璃 層數(shù)，既減少了重量也增加太陽(yáng)光的透射率，同時(shí)抽成真空也減少了對(duì)流損失。同時(shí)這種保 留了傳統(tǒng)同軸套管結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，采用兩根標(biāo)準(zhǔn)尺寸鋼管，原材料比較容易購(gòu)買，加工方便， 成本也比較低。本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)上采用了模塊化思想，將蒸汽總管和冷凝水總管也集成 在一起設(shè)計(jì)成一個(gè)集熱管模塊，方便了現(xiàn)場(chǎng)安裝，同時(shí)也使得現(xiàn)場(chǎng)安裝的時(shí)候能夠準(zhǔn)確地 使聚光帶落在集熱管上，大大減少了安裝工程量和安裝成本成本，為太陽(yáng)能中高溫?zé)崂?的規(guī)?；峁┝丝赡苄?。

圖1是本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊結(jié)構(gòu)的主視示 意圖；圖2是本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管結(jié)構(gòu)模塊的俯視圖；圖3是本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管結(jié)構(gòu)模塊的左視圖；圖4是本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊金屬支撐件的 視圖。圖中第一法蘭1、蒸汽總管2、蒸汽出口管3、第二法蘭4、第三法蘭5、環(huán)形堵頭6、 套管外管7、真空抽氣口 8、合金密封蓋9、第一隔熱支撐件10、U型玻璃管11、套管內(nèi)管12、 金屬支撐件13、第二隔熱支撐件14、封堵15、第四法蘭16、冷凝水總管17、冷凝水入口管 18。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3、4所示，單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊包括第一法蘭 1、蒸汽總管2、蒸汽出口管3、第二法蘭4、第三法蘭5、環(huán)形封堵6、套管外管7、真空抽氣口 8、合金密封蓋9、第一隔熱支撐件10、U型玻璃管11、套管內(nèi)管12、金屬支撐件13、第二隔熱 支撐件14、封堵15、第四法蘭16相連接、冷凝水總管17、冷凝水入口管18，套管內(nèi)管12的 一端通過(guò)冷凝水入口管18與冷凝水總管17相連接，冷凝水總管17的一端與第三法蘭5相 連接，另一端與第四法蘭16相連接，套管外管7套在套管內(nèi)管12外面，套管內(nèi)管12的另一 端與套管外管7相通，套管外管7的一端通過(guò)環(huán)形封堵6與套管內(nèi)管12的相連接6，另一 端用封堵15封住，套管外管7與套管內(nèi)管12的連接端與蒸汽出口管3的一端相連接，蒸汽 出口管3的另一端與蒸汽總管2相連接，蒸汽總管2的一端與第一法蘭1相連接，另一端與 第二法蘭4相連接，U型玻璃管11套在套管外管7外面，并通過(guò)合金密封蓋9與套管外管7 密封連接，U型玻璃管11的兩端通過(guò)第一隔熱支撐件10和第二隔熱支撐件14固定在套管 外管7上，合金密封蓋9上設(shè)有真空抽氣口 8用于抽真空。所述的套管內(nèi)管12與套管外管7是同軸布置，套管外管7端部與套管內(nèi)管12之 間設(shè)有金屬支撐件13，套管外管7與U型玻璃管9的位置同軸布置。本實(shí)用新型是使用了同軸套管這種結(jié)構(gòu)來(lái)改善太陽(yáng)能集熱管內(nèi)流體的流場(chǎng)分布、 提高太陽(yáng)能集熱管的集熱效率以及降低太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的成本，同時(shí)將部分蒸汽管、冷凝 水管與集熱管設(shè)計(jì)成了一個(gè)整體，即方便了安裝，也提高了安裝的精度。集熱管外部采用了單層U型玻璃管，在管口位置用合金與玻璃管焊接在一起并密封抽真空，與傳統(tǒng)的套管U型 集熱管比減輕了重量，增加了玻璃管與集熱管間的真空度，減少了玻璃層數(shù)，提高了光熱轉(zhuǎn) 換效率。同時(shí)在集熱管和玻璃管之間用隔熱支撐件支撐隔開，曾加了集熱管的可靠性。同 軸套管的內(nèi)管一般作為低溫流體的進(jìn)入管，套管外管一般作為高溫流體的流出管，另外，套 管外管的外壁涂有太陽(yáng)能吸收涂層用于吸收太陽(yáng)光產(chǎn)生熱量并傳熱到管內(nèi)的工質(zhì)。整個(gè)單 層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管在工作的時(shí)候管內(nèi)的工質(zhì)的流動(dòng)方向如下低溫工 質(zhì)經(jīng)過(guò)法蘭由外部連接的系統(tǒng)經(jīng)冷凝水管和冷凝水入口流入套管內(nèi)管的一端，再流經(jīng)整個(gè) 內(nèi)管由另外一端流出，經(jīng)過(guò)外管套管末端的封堵變向，繞過(guò)內(nèi)管壁進(jìn)入套管外管，外管壁吸 收太陽(yáng)能的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，?jīng)過(guò)管壁的熱傳導(dǎo)到套管外管內(nèi)的工質(zhì)，加熱管內(nèi)工質(zhì)變 為蒸汽，最后由蒸汽出口管，蒸汽總管和法蘭流出。整個(gè)集熱管主要包含集熱和傳熱兩個(gè)模塊，集熱模塊主要由單層U型玻璃管、合 金密封蓋、隔熱支撐件組成。傳熱模塊主要由套管外管、套管內(nèi)管、蒸汽出口管，蒸汽總管， 冷凝水入口管，冷凝水總管，法蘭組成。套管內(nèi)管深入到套管外管內(nèi)部的深度必須要有一定 尺寸，以留有足夠的空間能夠使工質(zhì)流體能夠順利通過(guò)而不影響流動(dòng)。本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊的使用主要是和回路 型重力熱管結(jié)合使用構(gòu)成熱管的蒸發(fā)段的一段，使用的時(shí)候蒸汽總管的高度要始終高于套 管，以免產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象。本實(shí)用新型單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊內(nèi)部的主要傳熱過(guò)程 如下太陽(yáng)能透過(guò)單層U型玻璃管，一小部分被玻璃折射和吸收損失掉，大部分照射到套管 外管外壁的涂層上轉(zhuǎn)化為熱量，這部分熱量一部分經(jīng)過(guò)輻射換熱散失到環(huán)境中，另一部分 經(jīng)套管外管的熱傳導(dǎo)傳遞到套管外管的內(nèi)壁上，再經(jīng)過(guò)對(duì)流換熱和輻射換熱傳遞到工質(zhì)流 體中，工質(zhì)流體得到的熱量一部分經(jīng)過(guò)相變換熱傳遞到蒸汽中，蒸汽在壓力的推動(dòng)下流過(guò) 蒸汽出口管和蒸汽總管，將熱量帶走，另外一部分經(jīng)過(guò)與套管內(nèi)管外壁的對(duì)流換熱和輻射 換熱傳遞到內(nèi)管外壁上，再經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞到套管內(nèi)管內(nèi)壁上，再經(jīng)過(guò)對(duì)流換熱和輻射換 熱傳遞到內(nèi)管的工質(zhì)流體中。
權(quán)利要求一種單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊，其特征在于包括第一法蘭(1)、蒸汽總管(2)、蒸汽出口管(3)、第二法蘭(4)、第三法蘭(5)、環(huán)形封堵(6)、套管外管(7)、排氣口(8)、合金密封蓋(9)、第一隔熱支撐件(10)、U型玻璃管(11)、套管內(nèi)管(12)、金屬支撐件(13)、第二隔熱支撐件(14)、封堵(15)、第四法蘭(16)、冷凝水總管(17)、冷凝水入口管(18)；套管內(nèi)管(12)的一端通過(guò)冷凝水入口管(18)與冷凝水總管(17)相連接，冷凝水總管(17)的一端與第三法蘭(5)相連接，冷凝水總管(17)的另一端與第四法蘭(16)相連接，套管外管(7)套在套管內(nèi)管(12)外面，套管內(nèi)管(12)的另一端與套管外管(7)相通，套管外管(7)的一端通過(guò)環(huán)形封堵(6)與套管內(nèi)管(12)相連接，套管外管(7)的另一端用封堵(15)封住，套管外管(7)與套管內(nèi)管(12)的連接端與蒸汽出口管(3)的一端相連接，蒸汽出口管(3)的另一端與蒸汽總管(2)相連接，蒸汽總管(2)的一端與第一法蘭(1)相連接，蒸汽總管(2)的另一端與第二法蘭(4)相連接，U型玻璃管(11)套在套管外管(7)外面，并通過(guò)合金密封蓋(9)與套管外管(7)密封連接，U型玻璃管(11)的兩端通過(guò)第一隔熱支撐件(10)和第二隔熱支撐件(14)固定在套管外管(7)上，合金密封蓋(9)上設(shè)有真空抽氣口(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊，其特征 在于所述的套管內(nèi)管(12)與套管外管(7)是同軸布置，套管外管(7)端部與套管內(nèi)管(12) 之間設(shè)有金屬支撐件(13)，套管外管(7)與U型玻璃管(11)的位置同軸布置，套管外管(7) 與U型玻璃管(11)之間設(shè)有第一隔熱支撐件(10)和第二隔熱支撐件(14)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單層玻璃管同軸套管式槽式太陽(yáng)能集熱管模塊。套管內(nèi)管的一端通過(guò)冷凝水入口管與冷凝水總管相連接，冷凝水總管的兩端設(shè)有法蘭，套管外管套在套管內(nèi)管外面，套管內(nèi)管的另一端與套管外管相通，套管外管與套管內(nèi)管的連接端與蒸汽出口管的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與蒸汽總管相連接，蒸汽總管的兩端設(shè)有法蘭，U型玻璃管套在套管外管外面，并通過(guò)特殊合金密封蓋與套管外管密封連接，U型玻璃管的兩端通過(guò)兩個(gè)隔熱支撐件固定在套管外管上。本實(shí)用新型將所吸收的熱能高效傳遞到需要利用熱能的設(shè)備中，整個(gè)集熱管效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、模塊化設(shè)計(jì)、安裝方便定位精度高、生產(chǎn)成本低、能夠大面積使用，為太陽(yáng)能中高溫利用的普及提供可能性。
文檔編號(hào)F22B1/00GK201615466SQ20092020058
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者俞自濤, 倪煜, 樊建人, 洪榮華, 王武軍, 胡亞才 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)