專利名稱：同軸套管式u型集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及u型集熱管，尤其涉及一種同軸套管式u型集熱管。
背景技術(shù)：
國外利用太陽能產(chǎn)生中高溫蒸汽大多是使用直通集熱管，該集熱管的工作 過程是液體由集熱管的一端流向另一端，集熱管吸收陽光加熱工質(zhì)，最終在出 口產(chǎn)生蒸汽。但是該系統(tǒng)存在以下問題(1)玻璃與鋼的焊接工藝尚不成熟，成品率低，價格高昂；(2)為了解決鋼和玻璃膨脹系數(shù)不同的問題需在兩端加波 紋管，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；(3)為了減少玻璃管和金屬集熱管之間對流損失，玻璃與金 屬管之間要抽成真空，對密封性要求極高。傳統(tǒng)的U型管目前也有應(yīng)用，但是 也存在著大量的問題(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真空管的一半， 一般管徑較小，流動阻力大；(2) 由于管徑較小，延伸距離較長，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。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成品率高、結(jié)構(gòu)簡單、造 價便宜，便于大面積推廣的同軸套管式U型集熱管。同軸套管式U型集熱管包括第一法蘭、套管內(nèi)管、套管外管、金屬套殼、大墊圈、支撐件、橡膠密封圈、耐熱固定密封件、u型真空玻璃管、蒸汽出口、第二法蘭、固定螺栓，套管內(nèi)管的一端與第一法蘭相連接，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第二法蘭相連接，u型真空玻璃管套在套管外管外面，并通過耐熱固定密封件固定在套管外管外面，金 屬套殼的一端通過固定螺栓和大墊圈固定在耐熱固定密封件上，金屬套殼的另一端的凹槽與u型真空玻璃管之間嵌有橡膠密封圈。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)有支撐件，套管外管與u型真空玻璃管的位置是同軸布置。耐熱固定密封件的橫截面為階梯形。本發(fā)明把兩個不同直徑的套管同軸布置，在外管外壁涂太陽光吸收涂層， 這樣允許的最大聚焦光帶就為外管的直徑處的截面，避免了因為嚴格控制聚焦 光帶而帶來的聚焦系統(tǒng)成本的大幅增加，降低了整個系統(tǒng)的成本。同軸套管結(jié)構(gòu)內(nèi)外兩個通道的截面積與傳統(tǒng)的u型管相比大一倍，同時改善了流場的均勻
性，大大減少了流動阻力，提高了傳熱效率。另外，這種結(jié)構(gòu)采用兩根標準尺 寸鋼管，原材料比較容易購買，加工方便，成本也比較低，為太陽能中高溫熱 利用的規(guī)?；峁┝丝赡苄?。


圖1是本發(fā)明同軸套管式U型集熱管結(jié)構(gòu)的主視示意圖； 圖2是本發(fā)明同軸套管式U型集熱管在A-A方向上的視圖； 圖3是本發(fā)明的支撐件的示意圖中第一法蘭l、套管內(nèi)管2、套管外管3、金屬套殼4、大墊圈5、支撐 件6、橡膠密封圈7、耐熱密封固定件8、 U型真空玻璃管9、蒸汽出口管IO、 第二法蘭ll、固定螺栓12。
具體實施例方式
如圖l、 2、 3所示，同軸套管式U型集熱管包括第一法蘭1、套管內(nèi)管2、 套管外管3、金屬套殼4、大墊圈5、支撐件6、橡膠密封圈7、耐熱固定密封件 8、 U型真空玻璃管9、蒸汽出口 10、第二法蘭11、固定螺栓12，套管內(nèi)管2 的一端與第一法蘭1相連接，套管外管3套在套管內(nèi)管2外面，套管內(nèi)管2的 另一端與套管外管3相通，套管外管3與套管內(nèi)管2的連接端與蒸汽出口管10 的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭ll相連接，U型真空玻璃管9 套在套管外管3外面，并通過耐熱固定密封件8固定在套管外管3外面，金屬 套殼4的一端通過固定螺栓12和大墊圈5固定在耐熱固定密封件8上，金屬套 殼4的另一端的凹槽與U型真空玻璃管9之間嵌有橡膠密封圈7。
所述的套管內(nèi)管2與套管外管3是同軸布置，套管外管3端部與套管內(nèi)管2 之間設(shè)有支撐件6，套管外管3與U型真空玻璃管9的位置是同軸布置。耐熱 固定密封件8的橫截面為階梯形。
本發(fā)明是使用同軸套管這種新型的結(jié)構(gòu)來改善太陽能集熱管內(nèi)流體的流場 分布、提高太陽能集熱管的集熱效率以及降低太陽能集熱系統(tǒng)的成本。同軸套 管式U型集熱管的內(nèi)管一般作為低溫流體的進入管，同軸套管式U型集熱管的 外管一般作為高溫流體的流出管，另外，外管的外壁涂有太陽能吸收涂層用于 吸收太陽光產(chǎn)生熱量并傳熱到管內(nèi)的工質(zhì)。整個同軸套管式U型集熱管在工作 的時候管內(nèi)的工質(zhì)的流動方向如下低溫工質(zhì)經(jīng)過法蘭由外部連接的系統(tǒng)流入 套管內(nèi)管的一端，再流經(jīng)整個內(nèi)管由另外一端流出，經(jīng)過外管套管末端的半球 型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的變向，繞過內(nèi)管壁進入套管外管，外管壁吸收太陽能的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，?jīng)過管壁的熱傳導(dǎo)到套管外管內(nèi)的工質(zhì)，加熱管內(nèi)工質(zhì)變?yōu)檎羝?最后由蒸汽出口管和法蘭流出。整個集熱管主要包含集熱和傳熱兩個模塊，集熱模塊主要由u型真空玻璃管、金屬套殼、耐熱密封固定件、密封圈組成。傳熱模塊主要由套管外管、套 管內(nèi)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)流體能夠順利通過而不影響流動。本發(fā)明同軸套管式u型集熱管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，使用的時候u型管的管口高度要適當高于底部，以免產(chǎn)生氣 阻現(xiàn)象。本發(fā)明同軸套管式U型集熱管內(nèi)部的主要傳熱過程如下太陽能透過U型真空玻璃管的雙層真空玻璃， 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)過輻射換熱及u型真空玻璃管和套管外管之間空氣的對流換熱散失到環(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)過對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)過相變換熱傳遞到蒸汽中，另外一部分 經(jīng)過與套管內(nèi)管外壁的對流換熱和輻射換熱傳遞到內(nèi)管外壁上，再經(jīng)過熱傳導(dǎo) 傳遞到套管內(nèi)管內(nèi)壁上，再經(jīng)過對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
1.一種同軸套管式U型集熱管，其特征在于包括第一法蘭(1)、套管內(nèi)管(2)、套管外管(3)、金屬套殼(4)、大墊圈(5)、支撐件(6)、橡膠密封圈(7)、耐熱固定密封件(8)、U型真空玻璃管(9)、蒸汽出口(10)、第二法蘭(11)、固定螺栓(12)，套管內(nèi)管(2)的一端與第一法蘭(1)相連接，套管外管(3)套在套管內(nèi)管(2)外面，套管內(nèi)管(2)的另一端與套管外管(3)相通，套管外管(3)與套管內(nèi)管(2)的連接端與蒸汽出口管(10)的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭(11)相連接，U型真空玻璃管(9)套在套管外管(3)外面，并通過耐熱固定密封件(8)固定在套管外管(3)外面，金屬套殼(4)的一端通過固定螺栓(12)和大墊圈(5)固定在耐熱固定密封件(8)上，金屬套殼(4)的另一端的凹槽與U型真空玻璃管(9)之間嵌有橡膠密封圈(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同軸套管式U型集熱管，其特征在于所述的 套管內(nèi)管(2)與套管外管(3)是同軸布置，套管外管(3)端部與套管內(nèi)管(2)之 間設(shè)有支撐件(6)，套管外管(3)與U型真空玻璃管(9)的位置是同軸布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同軸套管式U型集熱管，其特征在于所述的 耐熱固定密封件(8)的橫截面為階梯形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同軸套管式U型集熱管。套管內(nèi)管的一端與第一法蘭相連接，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第二法蘭相連接，U型真空玻璃管套在套管外管外面，并通過耐熱固定密封件固定在套管外管外面，金屬套殼的一端通過固定螺栓和大墊圈固定在耐熱固定密封件上，金屬套殼的另一端的凹槽與U型真空玻璃管之間嵌有橡膠密封圈。本發(fā)明將所吸收的熱能高效傳遞到需要利用熱能的設(shè)備中，整個集熱管效率高、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、能夠大面積使用并能反過來減少整套太陽能集熱系統(tǒng)的造價，為太陽能中高溫利用的普及提供可能性。
文檔編號F24J2/05GK101408350SQ20081016222
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者俞自濤, 煜 倪, 夏巧民, 樊建人, 洪榮華, 王武軍, 胡亞才, 寧 謝, 邱中舉 申請人:浙江大學(xué)