[實用新型]一種聯合利用煙氣余熱與太陽能對流體進行加熱的集熱裝置

有效

• 申請號: 201220661050.0
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN202993600U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王輝濤;葛眾;王華;劉泛函;蒲興煌
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F24J2/30
• 分類號: F24J2/30;F24J2/46;F24J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種聯合利用煙氣余熱與太陽能對流體進行加熱的集熱裝置，屬于太陽能與熱能利用技術領域。

背景技術

太陽的輻射功率達3.8?x?10²³?kW，其中，約1.08x?10¹⁴?kW輻射到地球表面。據估算，太陽在一月之內輻射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在內的所有不可再生能源總儲量的10倍之多，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。我國屬太陽能資源相當豐富的國家，國土面積的2/3地區年日照時數大于2200h，單位面積太陽能輻射總量高于5016MJ/m2。開發和利用資源豐富、分布范圍極廣的太陽能，在給人類提供清潔能源的同時，還能達到零污染及零排放的要求，能極大地加速和促進我國節能減排目標的實現。同時在冶金行業中，各種豐富的余熱資源往往得不到充分的利用，從各種冶金爐排出的高溫煙氣往往帶走爐子供熱量的20～50%，大量的帶有余熱的煙氣被直接排放到環境中去，造成了能量的浪費。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種聯合利用煙氣余熱與太陽能對流體進行加熱的集熱裝置，以將太陽能與煙氣余熱的利用結合起來，同時解決了常規太陽能集熱器啟動慢，穩定性差、加熱速度慢、傳熱性能差，壽命短等問題。

本實用新型的技術方案是：一種聯合利用煙氣余熱與太陽能對流體進行加熱的集熱裝置，包括真空玻璃管1、金屬內管2、金屬外管3和可伐合金5。金屬內管2置于金屬外管3內，金屬內管2與金屬外管3之間形成環形流道，金屬外管3裝在真空玻璃管1內，真空玻璃管頂端通過可伐合金5對金屬外管3與真空玻璃管1進行密封焊接。

所述金屬外管3外壁裝有翅片4。

所述金屬外管3外壁和翅片4上涂有選擇性吸收涂層。

所述金屬內管2的內壁和外壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數的形狀，金屬外管3內壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數的形狀。

采用金屬內管2與金屬外管3搭配的結構，金屬內管2走余熱煙氣，煙氣量可以根據太陽輻射強度以及用戶需要的工質被加熱溫度來進行調節。金屬內管2與金屬外管3之間形成環形流道走被加熱工質，被加熱工質受到余熱煙氣與外部太陽能雙重加熱。金屬內管2的內壁和外壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數的形狀，金屬外管3內壁同樣可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數的形狀。在金屬外管3外壁焊接金屬翅片，同時在金屬翅片及金屬外管3外壁面向陽光側涂上選擇性吸收涂層。使用有著與硬玻璃相近的線膨脹系數的可伐合金5對金屬外管3和真空玻璃管1進行密封焊接，并將真空玻璃管1與金屬外管3之間的空間抽成真空。

本實用新型的工作原理是：太陽輻射透過真空玻璃管1，照射到金屬內管2外壁和翅片4上，被選擇性涂層吸收，溫度上升，將熱量傳遞給環形空間內的被加熱工質。同時內管中通入帶有一定溫度的余熱煙氣，熱量通過內管管壁傳遞給環形空間內的被加熱工質，使被加熱工質得到雙重加熱，能夠更為迅速的增溫。同時可以根據用戶需要及太陽能輻照強度來調節余熱煙氣量，當正午太陽輻照強度很高時，可以減少煙氣量，甚至完全使用太陽能來加熱工質；而當夜晚沒有太陽的時候則需要增大煙氣量。

本實用新型結合了太陽能集熱器與煙氣余熱利用裝置的優點，使本集熱器同時利用太陽能以及煙氣余熱，使其既具有常規太陽能集熱器無法具有的穩定性，又具有真空管集熱器的傳熱性能好、使用可靠和熱損失小等特點。真空管減少了集熱裝置的熱損失。選擇性涂層涂在金屬外管外壁及翅片上，可充分吸收太陽能，同時降低真空管玻璃的運行溫度。金屬內管的內壁和外壁軋制出螺紋狀等形狀，金屬外管內壁同樣可軋制出螺紋狀增大了對流傳熱系數。使用有著與硬玻璃相近的線膨脹系數的可伐合金對金屬內管和真空玻璃管進行密封焊接，并將金屬外管與真空玻璃管之間的空間抽成真空，避免玻璃管與金屬外管間的熱膨脹差導致的應力，有效的減小了集熱器的熱損系數，減少了熱量的對外散失。而環形空間的設置使得被加熱工質能更為迅速的被加熱。本實用新型由于采用上述結構設計，使其既具有常規太陽能集熱器無法具有的穩定性，又具有真空管集熱器的傳熱性能好、使用可靠和熱損失小等特點。

本實用新型的有益效果是：

（1）采用金屬內管與金屬外管搭配的環形空間設置，使得在環形空間中流動的被加熱工質能更有效的被加熱，提高了升溫速率；

（2）金屬內管內壁及外壁，金屬外管的內壁軋制出螺紋狀等形狀，有效增大了對流傳熱系數，進而增加了傳熱效率；

（3）真空玻璃管和金屬外管之間抽成真空有效減小了熱損系數，減少了熱量的散失；

（4）避免了真空玻璃管與金屬外管間的熱膨脹差導致的應力；