一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，包括圓形金屬腔體和螺旋式金屬吸收管，其中圓形金屬腔體不封閉，留有一定的間隙作為光線入射口，由超白玻璃密封。太陽光線由聚光拋物鏡反射，經(jīng)過光線入射口進(jìn)入圓形金屬腔體內(nèi)，其中部分光線直接照射在螺旋式金屬吸收管上，其余光線由圓形金屬腔體內(nèi)表面一次或多次反射后由螺旋式金屬吸收管接受。本發(fā)明適用于聚光式太陽能集熱，圓形金屬腔體強(qiáng)度高，自重輕，整體剛性好，螺旋式金屬吸收管可以承受高溫高壓，在有限的空間內(nèi)螺旋形的結(jié)構(gòu)可以容納更長(zhǎng)的管路，相比直管傳熱效果更好。
【專利說明】一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能集熱管，具體地說是一種槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管。

【背景技術(shù)】
[0002]槽式聚焦太陽能集熱管作為中高溫集熱管的一種，能夠獲得較高的集熱溫度，可用于發(fā)電、制冷空調(diào)、采暖、海水淡化等生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。目前，傳統(tǒng)槽式太陽能集熱管主要采用的是金屬-玻璃結(jié)構(gòu)雖然高真空夾層大大減少了熱損失，但是同時(shí)存在著金屬與玻璃的封接出長(zhǎng)期工作后漏氣的問題，從而降低了整個(gè)槽式太陽能系統(tǒng)的工作效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且這種結(jié)構(gòu)的集熱管工藝復(fù)雜，成本高。采用以黑腔原理為基礎(chǔ)的腔體吸收器可以有效的避免上述問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低研究和生產(chǎn)的難度和成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，包括圓形金屬腔體和螺旋式金屬吸收管，所述螺旋式金屬吸收管位于圓形金屬腔體內(nèi)，但不與圓形金屬腔體內(nèi)壁接觸；所述圓形金屬腔體設(shè)有開口，作為光線入射口 ；所述光線入射口的中點(diǎn)，圓形金屬腔體的圓心和聚光拋物鏡的焦點(diǎn)在一條直線上；所述光線入射口由超白玻璃密封；所述圓形金屬腔體外表面包裹一層的保溫層，所述圓形金屬腔體內(nèi)表面鍍有高反射率的反射膜。
[0006]前述的反射膜為銀反射膜。
[0007]前述的保溫層的厚度為8mm。
[0008]前述的螺旋式金屬吸收管的外壁距離圓形金屬腔體內(nèi)壁面的最短距離為2?3mm ο
[0009]前述的螺旋式金屬吸收管的外壁距離超白玻璃內(nèi)壁面的最短距離為2?3mm。
[0010]前述的螺旋式金屬吸收管內(nèi)裝有吸熱工質(zhì)，所述螺旋式金屬吸收管外表面鍍有選擇性涂層。
[0011]前述的圓形金屬腔體和聚光拋物鏡的位置關(guān)系由以下方式確定:
[0012]聚光拋物鏡的方程為:y2 = 4fx,
[0013]圓形金屬腔體的方程為:(x-f-L)2+y2 = R2
[0014]其中，X，y為坐標(biāo)軸，R為圓形金屬腔體的內(nèi)徑，f為聚光拋物鏡的焦距，L為聚光拋物鏡的焦點(diǎn)與圓形金屬腔體的圓心之間的距離，I為螺旋式金屬吸收管的外壁與圓形金屬腔體內(nèi)壁之間的最短距離。
[0015]前述的光線入射口開口寬度由以下方式確定:
[0016]光線入射口開口寬度S為:S = 1.5B(f-D)/f
[0017]其中，B為聚光拋物鏡開口寬度，D為光線入射口中心與坐標(biāo)軸原點(diǎn)O之間的距離。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019](I)克服了傳統(tǒng)真空管對(duì)于真空的苛刻要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大量降低了制造成本；
[0020](2)不用考慮金屬封接的問題，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
[0021](3)利用黑腔原理，吸收率高；
[0022](4)圓形金屬腔體強(qiáng)度高，自重輕，整體剛性好，并且開模簡(jiǎn)單，安裝方便，維護(hù)方便，有利于批量化生產(chǎn)；
[0023](5)本發(fā)明適用于聚光式太陽能集熱，螺旋式金屬吸收管可以承受高溫高壓，在有限的空間內(nèi)螺旋形的結(jié)構(gòu)可以容納更長(zhǎng)的管路，相比直管傳熱效果更好，并且螺旋式金屬吸收管在接受太陽輻照過程中可以較均勻的受熱，避免集熱管在工作工程中熱應(yīng)力集中，導(dǎo)致集熱管彎曲變形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明槽式太陽能腔體式集熱管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為槽式太陽能腔體式集熱管剖視圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的螺旋式金屬吸收管，圓形金屬腔體和聚光拋物鏡的位置關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明的用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，如圖1和圖2所示，包括螺旋式金屬吸收管1、圓形金屬腔體2、反射膜3、保溫層4和超白玻璃5。
[0029]其中圓形金屬腔體2不封閉，留有一定的開口作為光線入射口，光線入射口處采用超白玻璃5密封。光線入射口的中點(diǎn)，聚光拋物鏡的焦點(diǎn)和圓形金屬腔體的圓心在一條直線上。聚光拋物鏡用于將平行的太陽光線聚焦，使光線通過光線入射口進(jìn)入圓形金屬腔體。螺旋式金屬吸收管I位于圓形金屬腔體2內(nèi)，并且螺旋式金屬吸收管I的位置盡量靠近圓形金屬腔體2的內(nèi)壁面和超白玻璃內(nèi)壁面，但不接觸，用來接收從聚光拋物鏡6反射進(jìn)圓形金屬腔體2內(nèi)的光線。本發(fā)明中取螺旋式金屬吸收管I的外壁距離圓形金屬腔體2內(nèi)壁面和超白玻璃5內(nèi)壁面的距離為2?3mm。
[0030]本發(fā)明的集熱管的螺旋式金屬吸收管1，圓形金屬腔體2和聚光拋物鏡6的位置關(guān)系如圖3所示，由以下方式確定:
[0031]聚光拋物鏡的方程為'f = 4fx,
[0032]圓形金屬腔體的方程為:(x-f-L) 2+y2 = R2
[0033]其中，x，y為坐標(biāo)軸，R為圓形金屬腔體的內(nèi)徑，f為聚光拋物鏡的焦距，L為聚光拋物鏡的焦點(diǎn)與圓形金屬腔體的圓心之間的距離，本發(fā)明中取L = 0.SR，I為螺旋式金屬吸收管的外壁與圓形金屬腔體內(nèi)壁之間的最短距離。
[0034]本發(fā)明的光線入射口開口寬度如圖3所示，由以下方式確定:
[0035]光線入射口開口寬度S為:S = 1.5B(f-D)/f
[0036]其中，B為聚光拋物鏡開口寬度，D為光線入射口中心與坐標(biāo)軸原點(diǎn)O之間的距離。
[0037]在圓形金屬腔體2內(nèi)表面鍍以高反射率的反射膜3，并且在圓形金屬腔體2外表面包裹一層厚度約8mm的保溫層4。本發(fā)明中反射膜采用銀反射膜。
[0038]本發(fā)明的原理為，太陽光線由聚光拋物鏡6聚集后從光線入射口進(jìn)入圓形金屬腔體2，其中部分光線直接照射在螺旋式金屬吸收管I上，其余光線由腔體內(nèi)表面一次或多次反射后由螺旋式金屬吸收管I接收。
[0039]本發(fā)明的螺旋式金屬吸收管I內(nèi)裝有吸熱工質(zhì)，外表面鍍有選擇性涂層，增加螺旋式金屬吸收管I的吸收率。
[0040]如圖1和圖2所示，太陽光線經(jīng)過聚光拋物鏡6的聚集，其中部分光線直接照射在螺旋式金屬吸收管I上，其余光線由圓形金屬腔體2內(nèi)表面一次或多次反射后由螺旋式金屬吸收管I接收。采用螺旋式金屬吸收管I可以在有限的腔體內(nèi)容納更長(zhǎng)的管路，同時(shí)相比直管能取得更好的傳熱效果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于，包括圓形金屬腔體和螺旋式金屬吸收管，所述螺旋式金屬吸收管位于圓形金屬腔體內(nèi)，但不與圓形金屬腔體內(nèi)壁接觸；所述圓形金屬腔體設(shè)有開口，作為光線入射口 ；所述光線入射口的中點(diǎn)，圓形金屬腔體的圓心和聚光拋物鏡的焦點(diǎn)在一條直線上；所述光線入射口由超白玻璃密封；所述圓形金屬腔體外表面包裹一層的保溫層，所述圓形金屬腔體內(nèi)表面鍍有高反射率的反射膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述反射膜為銀反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述保溫層的厚度為8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述螺旋式金屬吸收管的外壁距離圓形金屬腔體內(nèi)壁面的最短距離為2?3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述螺旋式金屬吸收管的外壁距離超白玻璃內(nèi)壁面的最短距離為2?3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述螺旋式金屬吸收管內(nèi)裝有吸熱工質(zhì)，所述螺旋式金屬吸收管外表面鍍有選擇性涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述圓形金屬腔體和聚光拋物鏡的位置關(guān)系由以下方式確定: 聚光拋物鏡的方程為'f = 4fx, 圓形金屬腔體的方程為:(x-f_L)2+y2 = R2 其中，X，y為坐標(biāo)軸，R為圓形金屬腔體的內(nèi)徑，f為聚光拋物鏡的焦距，L為聚光拋物鏡的焦點(diǎn)與圓形金屬腔體的圓心之間的距離，I為螺旋式金屬吸收管的外壁與圓形金屬腔體內(nèi)壁之間的最短距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述一種用于槽式集熱系統(tǒng)中的中高溫腔體式集熱管，其特征在于:所述光線入射口開口寬度由以下方式確定: 光線入射口開口寬度S為:S = 1.5B(f-D)/f 其中，B為聚光拋物鏡開口寬度，D為光線入射口中心與坐標(biāo)軸原點(diǎn)O之間的距離。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK104048430SQ201410334544
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】劉慶君, 毛宇飛, 朱天宇, 楊春元, 劉德有 申請(qǐng)人:南通河海大學(xué)海洋與近海工程研究院