[實用新型]單層充氣保溫集熱管

有效

• 申請號: 201220305006.6
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN202747665U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 林洪;沈輝
• 申請（專利權）人: 廣州粵海真空技術有限公司;中山大學
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波;侯莉

技術領域

本實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

太陽能的商業化開發和利用是可再生能源領域的一個重要發展趨勢，歐盟、日本和美國已經把2030年以后能源供應安全的重點放在太陽能等可再生能源方面。據國際能源署(IEA)預計，到2040年太陽能發電將占世界電力供應的20％以上。

目前，聚光式太陽能熱發電技術作為太陽能利用的一種重要方式，已成為國際太陽能技術發展的重要方向之一。通過三十多年的研究開發和實踐，在國際上已達成以下共識：太陽能熱發電站，尤其是槽式太陽能熱電站，可能是目前最經濟的太陽能發電方式，而且只有槽式太陽能熱發電實現了商業化運行，因此它是最成熟的太陽能熱發電技術。

槽式太陽能熱發電系統的工作過程是：由跟蹤太陽的槽型拋物面聚光器聚集太陽光，太陽光能加熱集熱管內的導熱工質，通過熱交換產生過熱的蒸汽，蒸汽驅動汽輪發電機組發電。其中的集熱管是槽式太陽能熱發電系統的核心部件。集熱管一般由表面鍍有選擇性吸收薄膜的金屬內管和套裝在金屬內管外的玻璃外管組成，為了減少熱損失，玻璃外管內壁與金屬內管外壁之間的空間抽真空形成真空腔室。玻璃外管和金屬內管在管端設置有用于氣密性連接的連接結構。但是，由于金屬和玻璃有不同的熱膨脹系數且二者在集熱管運行時受熱情況不同，即金屬管受熱達到400℃左右，而玻璃管受熱僅為100℃，因此要求金屬內管和玻璃外管之間膨脹補償，通常是采用金屬波紋管來緩解縱向熱膨脹應力。然而，這種成熟的高溫真空管制造技術僅有德國、以色列等國家的少數廠家掌握。

近年來，在我國國內市場上出現的集熱管大多是在金屬內管與玻璃外管間抽真空以隔絕金屬內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為真空集熱管。但是，這種真空集熱管存在以下缺陷：(1)儲存在金屬內管中的導熱工質會產生氫氣，氫氣分子能夠透過金屬內管的管壁滲透進真空腔室內，同時集熱管本身也有一定的泄漏使空氣進入真空區，因此導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)抽真空技術以及金屬與玻璃管的焊接技術十分復雜，導致集熱管的生產成本居高不下。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、能夠延長使用壽命、降低生產成本且能夠提高效率的單層充氣保溫集熱管。

本實用新型的目的通過以下的技術措施來實現：一種單層充氣保溫集熱管，包括用于儲存導熱工質的金屬內管和外套于金屬內管的玻璃外管，所述金屬內管與玻璃外管在管端通過氣密連接結構連接以使二者之間形成橫向截面為環形的腔室，其特征在于所述氣密連接結構包括波紋管、端蓋及過渡連接件，所述端蓋分設在所述玻璃外管的端部且由所述金屬內管穿過端蓋的中心通孔，所述波紋管套裝在所述金屬內管上并位于所述端蓋之間，所述波紋管的兩端分別通過過渡連接件與所述金屬內管、端蓋連接而將所述腔室密封，在所述端蓋上還設有用于向所述腔室中充入惰性氣體或者抽真空用的氣孔。

本實用新型可向腔室內充入惰性氣體以實現隔熱功能，與現有抽真空方式相比，雖然充入惰性氣體方式的絕熱效果稍差，但是由于腔室內惰性氣體的氣壓與外界大氣壓相差不大，因此，氣密連接結構的氣密性要求降低，能夠大幅度降低制作難度，降低生產成本；另外，本實用新型的結構簡單，充入惰性氣體后，腔室中具有一定的壓強，導熱工質產生的氫氣不容易滲透到腔室中，對保溫性能影響極小。可見，與現有采用抽真空技術相比，本實用新型能顯著地避免了現有集熱管的工作效率及使用壽命降低的現象，具有更長的使用壽命。

作為本實用新型的一種優選實施方式，所述過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管上，所述同心異徑管的較小口徑一端連接在所述金屬內管的端部上，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。

作為本實用新型的一種改進，所述端蓋包括蓋體與粘結環，所述蓋體是一環形板，所述粘結環的一端部開有環形的U型槽，粘結環的U型槽的底端具有環形的延伸部，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型槽內粘接固定。由于充入的惰性氣體的氣壓與外界氣壓相差小，因此對氣密連接結構的氣密性要求低，所以金屬內管與玻璃外管連接能夠采用較為簡單的粘結技術。

作為本實用新型推薦的方式，所述粘結環與玻璃外管之間采用耐高溫粘結膠粘接。