專利名稱：玻璃-波紋管高真空密封太陽能集熱靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
玻璃-波紋管高真空密封太陽能集熱靶技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種玻璃-波紋管高真空密封 的太陽能集熱靶。
背景技術(shù)：
[0002]與本實用新型相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可參考PCT公開專利申請W096/12918所示，其所揭 示的太陽能集熱接受裝置能夠接收特別高溫甚至達到1500°C的集中光線。太陽能接受器 為容積式，通常有一個空心殼體，殼體由透光窗覆蓋，形成密封的吸收裝置腔體，腔體可以 容納與吸收裝置直接接觸的工作液或化學(xué)反應(yīng)混合物。當工作液或反應(yīng)混合物流過吸收裝 置腔體時，從吸收裝置上吸收熱量將其傳送到接收器外面或用于進行化學(xué)反應(yīng)。此種結(jié)構(gòu) 的不足之處在于第一，被集中的光線大部分從窗口射入被吸收裝置吸收，但光線首先要穿 過工作液，根據(jù)黑體輻射理論，如果工作液體具有高反射性，相當一部分光線被反射回大氣 中，造成整體效率不高。第二，腔體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工作液體流動緩慢，甚至部分出現(xiàn)死角情況，在 與吸收裝置換熱時的傳熱系數(shù)不理想，對于有機流體存在過熱焦炭化的風(fēng)險。第三，工作液 從腔內(nèi)流過，外殼溫度過高，沒有做特殊處理，熱損失很大。第四，透光窗一方面使光線透過 進入腔內(nèi)，另一方面需要承受腔內(nèi)流體的壓力，常規(guī)商業(yè)產(chǎn)品石英尺寸受到了限制，必須專 門定做，無疑增大了成本投入。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型目的在于提供一種太陽能集熱靶，用以克服目前相關(guān)技術(shù)集熱效率 低、成本高的缺陷。其熱損能夠有效縮減70%以上，管內(nèi)流體傳熱膜系數(shù)與槽式對比提高 20%以上，性能優(yōu)于其它形式集熱器。[0004]集熱靶由內(nèi)管為涂選擇性吸收高溫漆的金屬波紋管與外管為高透過濾耐熱玻璃 共同熱加工纏繞成螺旋半圓錐腔體。兩端進行金屬和玻璃封接，并抽真空、放置吸氣劑。腔 體頂部倒立放置由高透過率耐熱玻璃加工而成用于密閉腔體空洞，實現(xiàn)光束二次反射進行 能量分配的小圓錐。小圓錐內(nèi)表面依次鍍反射效果良好的反射膜以及防氧化腐蝕保護膜， 并在小圓錐內(nèi)緊貼再嵌套一尺寸略小的圓錐或鍍一薄層陶瓷膜，有效隔離金屬層與氧的接 觸，切斷氧化路徑，延長使用壽命。小圓錐也可以采用高漫反射率的陶瓷材料進行制備。為 了防止波紋管與玻璃彎制過程以及成型后波紋管與玻璃有接觸影響絕熱效果，在彎制前需 要安放一些石英環(huán)形開口支撐片。由于金屬波紋管與玻璃管的尺寸差異，波紋管表現(xiàn)為非 緊密纏繞，會導(dǎo)致部分聚焦光線從中間透過，因此在緊密纏繞玻璃腔體集熱靶外側(cè)再套上 高漫反射率的陶瓷錐形套或者直接在耐高溫玻璃管上先后鍍反射膜和多層保護膜，通過二 次反射光能被吸收。由于采用耐壓性好但相對管徑小且較薄的波紋管，以及螺旋纏繞形成 腔體的原因，熱媒質(zhì)在集熱靶內(nèi)流動呈現(xiàn)非常好的強制湍流狀態(tài)，傳熱膜系數(shù)較槽式系統(tǒng) 有大幅度提聞。[0005]可選的，上述選擇性吸收高溫漆可為鍍黑鉻、黑鎳、黑鈷以及硅基耐高溫漆。[0006]可選的，上述高透過濾耐熱玻璃材料可以是高純石英玻璃或者是高硼硅3. 3玻3 ο[0007]可選的，上述金屬和玻璃封接方式為熱壓式或匹配封接。[0008]可選的，上述反射膜可以為高反射性的鍍銀膜或鋁膜。[0009]可選的，上述保護膜可以為鍍銅膜、鉻膜、鎳膜以及上述復(fù)合膜。[0010]可選的，上述熱媒質(zhì)可以為熔鹽、導(dǎo)熱油及液態(tài)金屬。[0011]由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有熱媒質(zhì)流動傳熱膜系數(shù)大、整體集熱效率高、熱損失小等優(yōu)點。


[0012]圖1為玻璃-波紋管高真空密封太陽能集熱靶示意圖。
具體實施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。[0014]如圖1所示，一種玻璃-波紋管高真空密封 的太陽能集熱靶是通過對內(nèi)管為涂選擇性吸收高溫涂層(以硅基耐高溫漆為例)4的金屬波紋管I與外管為高透過濾耐熱玻璃管 (以高硼硅3. 3玻璃為例)2共同熱加工纏繞成螺旋半圓錐腔體。[0015]為了獲得上述產(chǎn)品，首先需要根據(jù)集熱靶的加工尺寸計算選擇適宜長度和尺寸規(guī)格的金屬波紋管I和高硼硅3. 3玻璃管2。在金屬波紋管I的兩端即集熱靶的出口 10和入口 9焊接用于與玻璃管密封的不銹鋼短管。短管上每隔一定距離開深度為O. 5mm的凹槽， 用來加強玻璃與金屬密封時的連接強度。在金屬波紋管I上噴涂上硅基耐高溫漆4，然后對其進行加熱固化處理。在金屬波紋管I每相隔一段距離套上事先準備好的支撐片7，防止金屬波紋管I和高硼硅3. 3玻璃2相互接觸而影響絕熱效果。然后將金屬波紋管I套入直的高硼硅3. 3玻璃管2內(nèi)，借助高硼硅高溫導(dǎo)電物性將其與波紋管在模具上進行緊密纏繞，形成半圓錐形空腔。在加工時注意將出口 10和入口 9在最后集中在一起，方便進行與其它管路連接。然后將吸氣劑6放入玻璃管2與金屬波紋管I夾層內(nèi)固定位置，再進行匹配密封或者熱壓密封，在真空嘴8處抽真空。對玻璃進行加熱進行纏繞以及密封處理時會存在大量的殘余應(yīng)力，因此需要進行熱處理消除應(yīng)力，否則在高溫光束照射下會由于應(yīng)力不均問題發(fā)生炸裂。另外需要對圓錐內(nèi)腔玻璃進行處理，鍍上增透膜11，提高光的透射能力。雖然外管玻璃管2進行了緊密纏繞，但由于內(nèi)外管間的間隙，當光線照射時仍有部分光線從間隙瀉出，因此在集熱靶玻璃空腔部分外表面鍍上一定厚度高反射性的銀膜或者鋁膜5，然后第二層鍍上銅膜，一方面起到保護膜的作用，另一方面起到過渡層加固作用，使第三層鍍鉻膜能夠很好的沉積在集熱靶上不易脫落而起到防腐保護作用。在集熱靶頂部的空腔會導(dǎo)致射入的光線從中穿過，因此在此安裝一倒立放置的反光錐3，該錐體可由高硼硅3. 3玻璃或者高純石英材料加工而成，在反光錐3的尾部需要加工成玻璃法蘭形狀以方便與集熱靶安裝。在反光錐3外表面首先鍍上銀膜或鋁膜5，然后再依次鍍上銅膜和鉻膜，最后用以略小的反光錐嵌套進去或者鍍上一層陶瓷膜，使金屬膜與空氣隔絕減緩氧化，提高使用壽命。另外，該集熱靶在使用時根據(jù)需要可選擇性的在外面安裝一保護罩。[0016]通過上面所述的采用金屬波紋管以及盤成螺旋圓錐空腔的措施能夠產(chǎn)生強制對流的效果，在一定程度上提高了管內(nèi)傳熱媒質(zhì)的傳熱膜系統(tǒng)。在金屬波紋管I外部涂上選 擇性吸收高溫漆4能夠促使射在金屬表面的絕大部分光能被吸收而少部分反射出去。管狀 物以及波紋管形式具有好的耐壓性，因此該實用新型中設(shè)計流體在管內(nèi)流動的方式其耐壓 性要好于專利W096/12918所述流體在腔內(nèi)流動方式的耐壓性。采用真空密封的方式一方 面對選擇性吸收高溫涂層4起到保護作用，更重要的是消除了傳熱通道，熱損大為縮減。通 過對反光錐3和集熱靶玻璃空腔外部鍍反射膜5的方法有效的進行光線的二次反射，避免 使光線瀉出到集熱靶外部的空氣當中而影響整體集熱效率。
權(quán)利要求1.一種真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于由內(nèi)管為噴涂選擇性吸收高溫涂層的金屬波紋管與外管為高透過率耐高溫玻璃管共同熱加工纏繞成螺旋半圓錐腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于集熱管選擇不銹鋼金屬波紋管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于集熱管外套上高透過率耐高溫玻璃管，兩者通過熱壓進行密封，抽真空，并放置吸氣劑，使設(shè)備長時間保持聞?wù)婵諣顟B(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于集熱用金屬波紋管和外部進行真空密封的高透過率耐高溫玻璃管共同纏繞成螺旋半圓錐腔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于半圓錐腔體形狀的集熱靶頂部需要安裝用來進行光線二次反射的小圓錐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于由于金屬波紋管與高透過率耐高溫玻璃管的尺寸差異，波紋管表現(xiàn)為非緊密纏繞，會導(dǎo)致部分聚焦光線從中間透過，因此需要在緊密纏繞玻璃腔體集熱靶外側(cè)再套上高漫反射率的陶瓷錐形套或者直接在耐高溫玻璃管上先后鍍反射膜和多層保護膜，通過二次反射光能被吸收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空密封高性能太陽能集熱靶，其特征在于在金屬波紋管和高透過率耐高溫玻璃管共同纏繞彎制成圓錐腔體前需要在一定間隔距離安放一片石英環(huán)形開口支撐片，為了防止波紋管與玻璃彎制過程以及成型后波紋管與玻璃管相互接觸而影響絕熱效果。
專利摘要本實用新型提供一種真空密封高性能太陽能集熱靶，屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域。主要由金屬波紋管和高透過率耐高溫玻璃管共同加工而成。采用該設(shè)備用于收集聚焦的太陽光束所釋放的輻射能，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)崮?。由于采用真空密封，其熱損能夠有效縮減70%以上，管內(nèi)流體傳熱膜系數(shù)與槽式對比提高20%以上，性能優(yōu)于其它形式集熱器。
文檔編號F24J2/50GK202853160SQ20122028126
公開日2013年4月3日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者祝群英 申請人:祝群英