[實(shí)用新型]單層充氣保溫集熱管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220305006.6
• 申請(qǐng)日: 2012-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202747665U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林洪;沈輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州粵海真空技術(shù)有限公司;中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F24J2/46
• 分類(lèi)號(hào): F24J2/46
• 代理公司: 廣州知友專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波;侯莉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種集熱管，具體涉及一種單層充氣保溫集熱管。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和利用是可再生能源領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，歐盟、日本和美國(guó)已經(jīng)把2030年以后能源供應(yīng)安全的重點(diǎn)放在太陽(yáng)能等可再生能源方面。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)預(yù)計(jì)，到2040年太陽(yáng)能發(fā)電將占世界電力供應(yīng)的20％以上。

目前，聚光式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)作為太陽(yáng)能利用的一種重要方式，已成為國(guó)際太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。通過(guò)三十多年的研究開(kāi)發(fā)和實(shí)踐，在國(guó)際上已達(dá)成以下共識(shí)：太陽(yáng)能熱發(fā)電站，尤其是槽式太陽(yáng)能熱電站，可能是目前最經(jīng)濟(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電方式，而且只有槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行，因此它是最成熟的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的工作過(guò)程是：由跟蹤太陽(yáng)的槽型拋物面聚光器聚集太陽(yáng)光，太陽(yáng)光能加熱集熱管內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)，通過(guò)熱交換產(chǎn)生過(guò)熱的蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。其中的集熱管是槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。集熱管一般由表面鍍有選擇性吸收薄膜的金屬內(nèi)管和套裝在金屬內(nèi)管外的玻璃外管組成，為了減少熱損失，玻璃外管內(nèi)壁與金屬內(nèi)管外壁之間的空間抽真空形成真空腔室。玻璃外管和金屬內(nèi)管在管端設(shè)置有用于氣密性連接的連接結(jié)構(gòu)。但是，由于金屬和玻璃有不同的熱膨脹系數(shù)且二者在集熱管運(yùn)行時(shí)受熱情況不同，即金屬管受熱達(dá)到400℃左右，而玻璃管受熱僅為100℃，因此要求金屬內(nèi)管和玻璃外管之間膨脹補(bǔ)償，通常是采用金屬波紋管來(lái)緩解縱向熱膨脹應(yīng)力。然而，這種成熟的高溫真空管制造技術(shù)僅有德國(guó)、以色列等國(guó)家的少數(shù)廠家掌握。

近年來(lái)，在我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)的集熱管大多是在金屬內(nèi)管與玻璃外管間抽真空以隔絕金屬內(nèi)管與空氣間的熱傳遞，從而提高集熱管的效率，所以集熱管往往也稱(chēng)為真空集熱管。但是，這種真空集熱管存在以下缺陷：(1)儲(chǔ)存在金屬內(nèi)管中的導(dǎo)熱工質(zhì)會(huì)產(chǎn)生氫氣，氫氣分子能夠透過(guò)金屬內(nèi)管的管壁滲透進(jìn)真空腔室內(nèi)，同時(shí)集熱管本身也有一定的泄漏使空氣進(jìn)入真空區(qū)，因此導(dǎo)致集熱管的真空度降低，使得工作效率下降，并縮短了集熱管的整體使用壽命；(2)抽真空技術(shù)以及金屬與玻璃管的焊接技術(shù)十分復(fù)雜，導(dǎo)致集熱管的生產(chǎn)成本居高不下。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠延長(zhǎng)使用壽命、降低生產(chǎn)成本且能夠提高效率的單層充氣保溫集熱管。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種單層充氣保溫集熱管，包括用于儲(chǔ)存導(dǎo)熱工質(zhì)的金屬內(nèi)管和外套于金屬內(nèi)管的玻璃外管，所述金屬內(nèi)管與玻璃外管在管端通過(guò)氣密連接結(jié)構(gòu)連接以使二者之間形成橫向截面為環(huán)形的腔室，其特征在于所述氣密連接結(jié)構(gòu)包括波紋管、端蓋及過(guò)渡連接件，所述端蓋分設(shè)在所述玻璃外管的端部且由所述金屬內(nèi)管穿過(guò)端蓋的中心通孔，所述波紋管套裝在所述金屬內(nèi)管上并位于所述端蓋之間，所述波紋管的兩端分別通過(guò)過(guò)渡連接件與所述金屬內(nèi)管、端蓋連接而將所述腔室密封，在所述端蓋上還設(shè)有用于向所述腔室中充入惰性氣體或者抽真空用的氣孔。

本實(shí)用新型可向腔室內(nèi)充入惰性氣體以實(shí)現(xiàn)隔熱功能，與現(xiàn)有抽真空方式相比，雖然充入惰性氣體方式的絕熱效果稍差，但是由于腔室內(nèi)惰性氣體的氣壓與外界大氣壓相差不大，因此，氣密連接結(jié)構(gòu)的氣密性要求降低，能夠大幅度降低制作難度，降低生產(chǎn)成本；另外，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充入惰性氣體后，腔室中具有一定的壓強(qiáng)，導(dǎo)熱工質(zhì)產(chǎn)生的氫氣不容易滲透到腔室中，對(duì)保溫性能影響極小。可見(jiàn)，與現(xiàn)有采用抽真空技術(shù)相比，本實(shí)用新型能顯著地避免了現(xiàn)有集熱管的工作效率及使用壽命降低的現(xiàn)象，具有更長(zhǎng)的使用壽命。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述過(guò)渡連接件包括同心異徑管和連接管，所述同心異徑管套裝在所述金屬內(nèi)管上，所述同心異徑管的較小口徑一端連接在所述金屬內(nèi)管的端部上，而所述同心異徑管較大口徑的一端與所述波紋管一端連接；所述連接管外套在所述波紋管及同心異徑管上，所述連接管的一端具有向管口平面彎折的折邊，所述折邊連接在所述端蓋中心通孔的外緣上，所述連接管的另一端與所述波紋管另一端連接以使連接管支撐在波紋管的外圍。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述端蓋包括蓋體與粘結(jié)環(huán)，所述蓋體是一環(huán)形板，所述粘結(jié)環(huán)的一端部開(kāi)有環(huán)形的U型槽，粘結(jié)環(huán)的U型槽的底端具有環(huán)形的延伸部，所述延伸部與所述蓋體的邊緣連接，所述U型槽與玻璃外管的管壁相適配，所述玻璃外管的管端插入U(xiǎn)型槽內(nèi)粘接固定。由于充入的惰性氣體的氣壓與外界氣壓相差小，因此對(duì)氣密連接結(jié)構(gòu)的氣密性要求低，所以金屬內(nèi)管與玻璃外管連接能夠采用較為簡(jiǎn)單的粘結(jié)技術(shù)。

作為本實(shí)用新型推薦的方式，所述粘結(jié)環(huán)與玻璃外管之間采用耐高溫粘結(jié)膠粘接。