[發(fā)明專利]一種線聚焦太陽(yáng)能真空集熱管

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910260002.3
• 申請(qǐng)日: 2009-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102109231A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志能;陳才保
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京中航空港通用設(shè)備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F24J2/46
• 分類(lèi)號(hào): F24J2/46
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于槽式線聚焦太陽(yáng)能真空集熱管的新型封接結(jié)構(gòu)，屬太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

線聚焦太陽(yáng)能集熱管是各種太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)中的主要集熱元件。線聚焦太陽(yáng)能集熱元件由于起到將太陽(yáng)熱傳遞給受熱工質(zhì)的作用，因此當(dāng)要求工質(zhì)溫度較高時(shí)(工質(zhì)溫度要求高達(dá)500℃)，就對(duì)內(nèi)金屬管與外透明玻璃不同熱變形情況下的封接結(jié)構(gòu)和工藝提出了較高要求。?

目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)金屬直通集熱管的專利技術(shù)很多，主要區(qū)別在結(jié)構(gòu)差異上，技術(shù)方案有趨向一致的傾向。有的專利則試圖采用粘結(jié)方式試圖避開(kāi)熱封接和卸載結(jié)構(gòu)以及加工的難題，對(duì)于材料性能的研究和加工技術(shù)的研究與國(guó)外有明顯的差距。線聚焦太陽(yáng)能真空集熱管是涉及多學(xué)科的高科技產(chǎn)品，其材料涉及很多行業(yè)，材料的性能指標(biāo)更受?chē)?guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展水平和現(xiàn)狀的制約，因此在選擇合理構(gòu)造的同時(shí)，應(yīng)盡可能選擇國(guó)內(nèi)成熟的材料和性能指標(biāo)，或?qū)υ胁牧咸岢鲂碌囊螅拍苷嬲龑?shí)現(xiàn)線聚焦太陽(yáng)能集熱管的工程化和產(chǎn)業(yè)化。?

本人在實(shí)例制作和使用中發(fā)現(xiàn)，集熱管的封接結(jié)構(gòu)和卸載裝置在材料選擇上非常關(guān)鍵，為了進(jìn)一步提高穩(wěn)定性和可靠性，在產(chǎn)業(yè)化和工程化上有新的突破，盡可能縮短或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，必須對(duì)真空集熱管的封接材料和金屬吸熱管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提高線聚焦太陽(yáng)能真空集熱管的封接可靠性和提高金屬吸熱管的傳熱效率。?

本發(fā)明是由以下技術(shù)方案解決的：?

經(jīng)改進(jìn)的線聚焦太陽(yáng)能真空集熱管是由玻璃外管，玻璃封接料，低膨脹合金蓋板，彈性元件，支撐套管，中間連接管，金屬內(nèi)管等組成，其特征在于：低膨脹合金蓋板與玻璃外管通過(guò)玻璃封接料間接熔接；低膨脹合金與彈性元件亞弧焊接，彈性元件另一端與支撐套管亞弧焊接，支撐套管另一端與中間連接管亞弧焊接，中間連接管與金屬內(nèi)管亞弧焊接，金屬內(nèi)管外表面真空濺射耐高溫選擇性吸熱涂層。?

所述低膨脹合金就是一種與高硼硅3.3玻璃膨脹系數(shù)在一定工作溫度區(qū)間(20-300℃)非常接近的特殊合金，這樣就很好解決了金屬與玻璃在工作溫度區(qū)間熱膨脹不一致造成應(yīng)力破壞的情況。這種選擇的好處是：高硼硅3.3玻璃管相對(duì)與中性玻璃透光率，耐水性以及強(qiáng)度都要好，而且這種材料已在太陽(yáng)能熱水器和醫(yī)藥化工行業(yè)大量使用，其生產(chǎn)制造非常成熟，生產(chǎn)成相對(duì)低廉。?

所述的低膨脹合金和玻璃外管間接熔接低熔微晶玻璃封接料的線膨脹系數(shù)也應(yīng)與前兩者一致。膨脹系數(shù)在20-300℃區(qū)間為33±3×10^-7目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這玻璃封接料沒(méi)有技術(shù)問(wèn)題。?

所述金屬內(nèi)管的公稱通徑應(yīng)根據(jù)工質(zhì)流量和線聚集裝置的聚光比以及聚焦和對(duì)日跟蹤精度選取，通徑在25-80之間，能滿足系統(tǒng)的技術(shù)和安全承壓要求。?

所述金屬內(nèi)管為已在鍋爐行業(yè)使用的內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)管，其材質(zhì)根據(jù)太陽(yáng)能真空要求作適當(dāng)?shù)倪x擇。這種結(jié)構(gòu)的金屬管能充分提高金屬管外壁與管內(nèi)工質(zhì)的熱交換效率，同等流量和太陽(yáng)能吸收強(qiáng)度的情況下減小金屬外壁與管內(nèi)工質(zhì)的溫差，減小管壁的熱輻射損失。?

由上所述可見(jiàn)，線聚焦太陽(yáng)能集熱管的各個(gè)部件結(jié)構(gòu)及材料的選擇是相互關(guān)聯(lián)的，是一個(gè)統(tǒng)一體。?

附圖說(shuō)明

圖1：是本發(fā)明示意圖?

其中：1.金屬內(nèi)管；2.中間連接管；3.支撐套管；4.低膨脹合金蓋板；5.玻璃封接料；6.彈性元件；7.玻璃外管?

具體實(shí)施方式

1).讓玻璃管生產(chǎn)廠按要求制作一定長(zhǎng)度兩端帶法蘭形狀的硼硅3.3玻璃管。?

2).讓鍋爐內(nèi)螺旋管生產(chǎn)廠家按要求定制一定長(zhǎng)度、直徑及螺旋形狀的金屬內(nèi)管。?

3).將金屬內(nèi)管清洗干凈，并高溫除氣后進(jìn)行太陽(yáng)能吸收膜的濺射鍍覆，并在管外焊接吸氣金屬。?

4).沖壓成型低膨脹合金蓋板，進(jìn)行高溫霧化處理。?

5).將低膨脹合金蓋板4與彈性元件6、支撐套管3進(jìn)行亞弧組焊后形成彈性元件焊合件，并進(jìn)行高溫除氣后檢漏。?

5).選用在20-500℃時(shí)，線膨脹系數(shù)為33-38×10^-7/℃的玻璃熔接料。?

6).將玻璃熔接料涂敷到玻璃法蘭的凹槽內(nèi)，讓彈性元件與法蘭端面同軸蓋合，通過(guò)高溫熔接等方法可使低膨脹合金蓋板4與玻璃外管7兩個(gè)封接面緊密封接。?

7).將兩端與彈性元件焊合件封接好的玻璃外管與金屬內(nèi)管1對(duì)中套合，將中間連接管2放入金屬內(nèi)管1與支撐套管3之間的縫隙中進(jìn)行亞弧焊接，使其成文一個(gè)整體。?

8).在400℃下對(duì)玻璃外管和金屬內(nèi)管之間的空間進(jìn)行真空排氣，達(dá)到10^-3bar時(shí)即可封死。?