[實(shí)用新型]一種聯(lián)合利用煙氣余熱與太陽能對流體進(jìn)行加熱的集熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220661050.0
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN202993600U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝濤;葛眾;王華;劉泛函;蒲興煌
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F24J2/30
• 分類號(hào): F24J2/30;F24J2/46;F24J3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種聯(lián)合利用煙氣余熱與太陽能對流體進(jìn)行加熱的集熱裝置，屬于太陽能與熱能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽的輻射功率達(dá)3.8?x?10²³?kW，其中，約1.08x?10¹⁴?kW輻射到地球表面。據(jù)估算，太陽在一月之內(nèi)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(nèi)的所有不可再生能源總儲(chǔ)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(dāng)豐富的國家，國土面積的2/3地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2200h，單位面積太陽能輻射總量高于5016MJ/m2。開發(fā)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(shí)，還能達(dá)到零污染及零排放的要求，能極大地加速和促進(jìn)我國節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在冶金行業(yè)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?zé)煔馔鶐ё郀t子供熱量的20～50%，大量的帶有余熱的煙氣被直接排放到環(huán)境中去，造成了能量的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種聯(lián)合利用煙氣余熱與太陽能對流體進(jìn)行加熱的集熱裝置，以將太陽能與煙氣余熱的利用結(jié)合起來，同時(shí)解決了常規(guī)太陽能集熱器啟動(dòng)慢，穩(wěn)定性差、加熱速度慢、傳熱性能差，壽命短等問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種聯(lián)合利用煙氣余熱與太陽能對流體進(jìn)行加熱的集熱裝置，包括真空玻璃管1、金屬內(nèi)管2、金屬外管3和可伐合金5。金屬內(nèi)管2置于金屬外管3內(nèi)，金屬內(nèi)管2與金屬外管3之間形成環(huán)形流道，金屬外管3裝在真空玻璃管1內(nèi)，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(jìn)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(nèi)管2的內(nèi)壁和外壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數(shù)的形狀，金屬外管3內(nèi)壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數(shù)的形狀。

采用金屬內(nèi)管2與金屬外管3搭配的結(jié)構(gòu)，金屬內(nèi)管2走余熱煙氣，煙氣量可以根據(jù)太陽輻射強(qiáng)度以及用戶需要的工質(zhì)被加熱溫度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。金屬內(nèi)管2與金屬外管3之間形成環(huán)形流道走被加熱工質(zhì)，被加熱工質(zhì)受到余熱煙氣與外部太陽能雙重加熱。金屬內(nèi)管2的內(nèi)壁和外壁可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數(shù)的形狀，金屬外管3內(nèi)壁同樣可軋制出螺紋狀等增大對流傳熱系數(shù)的形狀。在金屬外管3外壁焊接金屬翅片，同時(shí)在金屬翅片及金屬外管3外壁面向陽光側(cè)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(shù)的可伐合金5對金屬外管3和真空玻璃管1進(jìn)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(shí)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(nèi)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(huán)形空間內(nèi)的被加熱工質(zhì)。同時(shí)內(nèi)管中通入帶有一定溫度的余熱煙氣，熱量通過內(nèi)管管壁傳遞給環(huán)形空間內(nèi)的被加熱工質(zhì)，使被加熱工質(zhì)得到雙重加熱，能夠更為迅速的增溫。同時(shí)可以根據(jù)用戶需要及太陽能輻照強(qiáng)度來調(diào)節(jié)余熱煙氣量，當(dāng)正午太陽輻照強(qiáng)度很高時(shí)，可以減少煙氣量，甚至完全使用太陽能來加熱工質(zhì)；而當(dāng)夜晚沒有太陽的時(shí)候則需要增大煙氣量。

本實(shí)用新型結(jié)合了太陽能集熱器與煙氣余熱利用裝置的優(yōu)點(diǎn)，使本集熱器同時(shí)利用太陽能以及煙氣余熱，使其既具有常規(guī)太陽能集熱器無法具有的穩(wěn)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(diǎn)。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(shí)降低真空管玻璃的運(yùn)行溫度。金屬內(nèi)管的內(nèi)壁和外壁軋制出螺紋狀等形狀，金屬外管內(nèi)壁同樣可軋制出螺紋狀增大了對流傳熱系數(shù)。使用有著與硬玻璃相近的線膨脹系數(shù)的可伐合金對金屬內(nèi)管和真空玻璃管進(jìn)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(dǎo)致的應(yīng)力，有效的減小了集熱器的熱損系數(shù)，減少了熱量的對外散失。而環(huán)形空間的設(shè)置使得被加熱工質(zhì)能更為迅速的被加熱。本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其既具有常規(guī)太陽能集熱器無法具有的穩(wěn)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(diǎn)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）采用金屬內(nèi)管與金屬外管搭配的環(huán)形空間設(shè)置，使得在環(huán)形空間中流動(dòng)的被加熱工質(zhì)能更有效的被加熱，提高了升溫速率；

（2）金屬內(nèi)管內(nèi)壁及外壁，金屬外管的內(nèi)壁軋制出螺紋狀等形狀，有效增大了對流傳熱系數(shù)，進(jìn)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(shù)，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(dǎo)致的應(yīng)力；