[實用新型]壓力式內(nèi)聚光熱管集熱器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920045724.2
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201503142U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張紅;許輝;莊駿
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F24J2/00
• 分類號: F24J2/00;F24J2/46;F24J2/48;C09K5/10
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種熱管集熱器，特別涉及一種壓力式內(nèi)聚光集熱器，屬太陽能熱利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于太陽能熱水器以及中高溫太陽能熱利用系統(tǒng)來說，目前的熱管真空管式太陽能集熱器一般存在以下問題：

1)不采用熱管作為吸熱元件的(如申請?zhí)柗謩e為200510075639.7、200710202123.3的中國專利等)，由于水直接在玻璃管內(nèi)沿管壁流動，從而使的所產(chǎn)生的水垢直接附著在玻璃管壁面，影響了太陽光線的透射；另外由于玻璃管本身的強度較低，從而使整個集熱器承壓能力較差。不論這種集熱器是否采用聚光裝置來提高集熱溫度，其可靠性都是無法解決的。如申請?zhí)枮?00510086598.1的中國專利所提出的結(jié)構(gòu)，由于采用的是直通式金屬管，面臨著承壓能力或玻璃金屬密封的可靠性問題。

2)采用熱管作為吸熱元件且不聚光的，目前來說主要是將其置于雙層玻璃管內(nèi)，熱管兩側(cè)加裝翅片來提高效率(如申請?zhí)枮?1141781.1的中國專利)。但是，由于太陽能轉(zhuǎn)換成的熱能經(jīng)過一層玻璃管壁的導(dǎo)熱，在經(jīng)過對流和輻射傳遞給熱管，最后通過熱管的相變換熱傳遞給工作流體，這個過程與不采用熱管的集熱器相比，勢必降低工作流體的溫度。從而使集熱器的使用范圍受到了很大限制。

3)采用熱管作為吸熱元件且引入聚光裝置的，這種類型的集熱器一般是將聚光器和熱管同時封裝在雙層玻璃管的內(nèi)管內(nèi)部(如申請?zhí)枮?00510094657.X的中國專利)，這種結(jié)構(gòu)熱管和聚光器所處的空間真空度難以保證，若要提高真空度，就帶來了熱管管壁和玻璃管的封接問題，即金屬與玻璃的可靠封接問題，目前來說只有可伐合金材料可以勝任，而這種材料的價格較高，從而提高了集熱器的造價，不利于技術(shù)的推廣。

4)目前的技術(shù)中，熱管與聯(lián)箱的連接一般使用內(nèi)孔為圓柱形的接頭底座(如申請?zhí)枮?00510008450.6的中國專利，專利號為ZL200620004190.5的中國專利等提出的密封結(jié)構(gòu))，這種方式對于常壓或低壓的熱水系統(tǒng)可靠性較高，但對于高壓系統(tǒng)來說，其結(jié)構(gòu)形式很容易造成密封不可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計一種壓力式內(nèi)聚光熱管集熱器。

本實用新型的技術(shù)方案是：壓力式內(nèi)聚光熱管集熱器，由壓力式密封裝置、聯(lián)箱、外玻璃管、內(nèi)玻璃管、CPC聚光裝置、熱管、納米導(dǎo)熱漿層以及端蓋組成，其中：所述熱管同軸穿過壓力式密封裝置；所述外玻璃管和內(nèi)玻璃管的開口處相互封接，所述外玻璃管和內(nèi)玻璃管的夾層之間設(shè)有CPC聚光裝置；所述熱管置于內(nèi)玻璃管內(nèi)部并且與內(nèi)玻璃管同軸布置；熱管外壁與內(nèi)玻璃管內(nèi)壁之間充裝納米導(dǎo)熱漿層；所述外玻璃管和內(nèi)玻璃管之間的空腔抽成真空或充入惰性氣體；所述內(nèi)玻璃管置于CPC聚光裝置的聚焦處，管口處設(shè)有端蓋。

優(yōu)選內(nèi)玻璃管的外壁覆有選擇性吸收涂層，用以吸收CPC聚光裝置聚集的太陽輻射能；內(nèi)玻璃管置于CPC聚光裝置的聚焦處(內(nèi)玻璃管置于CPC聚光器的底部)，熱管置于內(nèi)玻璃管內(nèi)部并且與內(nèi)玻璃管同軸布置，熱管外壁與內(nèi)玻璃管內(nèi)壁之間充裝納米導(dǎo)熱漿。所述納米導(dǎo)熱漿層的納米導(dǎo)熱漿由導(dǎo)熱系數(shù)大于200W/m·K的粒徑10～200納米的顆粒物與導(dǎo)熱液混合而成，體積比1∶1～10∶1，優(yōu)選納米的顆粒物為鋁粉或銅粉。在外玻璃管和內(nèi)玻璃管的封接處設(shè)有端蓋，其作用是將納米導(dǎo)熱漿封裝于內(nèi)玻璃管與熱管之間。端蓋中心開孔，用于熱管伸出。所述熱管的冷凝段插入聯(lián)箱；處于玻璃管中的熱管部分為熱管的蒸發(fā)段，處于聯(lián)箱中的熱管部分為熱管的冷凝段。

當(dāng)太陽平行光照射到處在雙層玻璃管間的CPC聚光裝置時，所述CPC聚光裝置將太陽光全部反射到內(nèi)玻璃管的外壁面，通過外壁面所涂覆的選擇性吸收涂層將輻射能吸收，使得內(nèi)玻璃管外壁面溫度升高，再依次通過內(nèi)玻璃管壁、納米導(dǎo)熱漿、熱管管壁的導(dǎo)熱將熱量傳遞至熱管，使得熱管正常工作，以相變換熱的方式最終將熱量傳遞給聯(lián)箱內(nèi)的水。

本實用新型的進一步方案是：

由于采用了雙層玻璃管間內(nèi)聚光的方案，可以使得集熱器實現(xiàn)較高的集熱溫度，進而使聯(lián)箱中的壓力非常高，這樣一來常規(guī)的熱管-聯(lián)箱連接方式就不足以實現(xiàn)可靠的密封。必須采用承壓能力更高的連接方式。因此，本實用新型提出了壓力式密封裝置，所述壓力式密封裝置由密封基體、螺紋壓蓋、墊片、填料組成；所述填料和墊片置于熱管與密封基體之間，所述密封基體與聯(lián)箱焊接，螺紋壓蓋的外螺紋與密封基體的內(nèi)螺紋緊密配合，所述螺紋壓蓋通過螺紋的預(yù)緊力壓迫墊片進而壓迫填料實現(xiàn)聯(lián)箱與熱管間的密封；所述密封基體中充裝填料的空腔朝向螺紋壓蓋的一端為圓柱形，另一端為圓臺形，且圓臺的小端朝向聯(lián)箱。