[實用新型]壓力式內聚光熱管集熱器

無效

• 申請號: 200920045724.2
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201503142U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 張紅;許輝;莊駿
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 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任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

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

背景技術

對于太陽能熱水器以及中高溫太陽能熱利用系統來說，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(如申請號分別為200510075639.7、200710202123.3的中國專利等)，由于水直接在玻璃管內沿管壁流動，從而使的所產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。如申請號為200510086598.1的中國專利所提出的結構，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，熱管兩側加裝翅片來提高效率(如申請號為01141781.1的中國專利)。但是，由于太陽能轉換成的熱能經過一層玻璃管壁的導熱，在經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管內部(如申請號為200510094657.X的中國專利)，這種結構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，不利于技術的推廣。

4)目前的技術中，熱管與聯箱的連接一般使用內孔為圓柱形的接頭底座(如申請號為200510008450.6的中國專利，專利號為ZL200620004190.5的中國專利等提出的密封結構)，這種方式對于常壓或低壓的熱水系統可靠性較高，但對于高壓系統來說，其結構形式很容易造成密封不可靠。

發明內容

本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，設計一種壓力式內聚光熱管集熱器。

本實用新型的技術方案是：壓力式內聚光熱管集熱器，由壓力式密封裝置、聯箱、外玻璃管、內玻璃管、CPC聚光裝置、熱管、納米導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；所述外玻璃管和內玻璃管的開口處相互封接，所述外玻璃管和內玻璃管的夾層之間設有CPC聚光裝置；所述熱管置于內玻璃管內部并且與內玻璃管同軸布置；熱管外壁與內玻璃管內壁之間充裝納米導熱漿層；所述外玻璃管和內玻璃管之間的空腔抽成真空或充入惰性氣體；所述內玻璃管置于CPC聚光裝置的聚焦處，管口處設有端蓋。

優選內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；內玻璃管置于CPC聚光裝置的聚焦處(內玻璃管置于CPC聚光器的底部)，熱管置于內玻璃管內部并且與內玻璃管同軸布置，熱管外壁與內玻璃管內壁之間充裝納米導熱漿。所述納米導熱漿層的納米導熱漿由導熱系數大于200W/m·K的粒徑10～200納米的顆粒物與導熱液混合而成，體積比1∶1～10∶1，優選納米的顆粒物為鋁粉或銅粉。在外玻璃管和內玻璃管的封接處設有端蓋，其作用是將納米導熱漿封裝于內玻璃管與熱管之間。端蓋中心開孔，用于熱管伸出。所述熱管的冷凝段插入聯箱；處于玻璃管中的熱管部分為熱管的蒸發段，處于聯箱中的熱管部分為熱管的冷凝段。

當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，使得內玻璃管外壁面溫度升高，再依次通過內玻璃管壁、納米導熱漿、熱管管壁的導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箱內的水。

本實用新型的進一步方案是：

由于采用了雙層玻璃管間內聚光的方案，可以使得集熱器實現較高的集熱溫度，進而使聯箱中的壓力非常高，這樣一來常規的熱管-聯箱連接方式就不足以實現可靠的密封。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，所述密封基體與聯箱焊接，螺紋壓蓋的外螺紋與密封基體的內螺紋緊密配合，所述螺紋壓蓋通過螺紋的預緊力壓迫墊片進而壓迫填料實現聯箱與熱管間的密封；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箱。