專利名稱：太陽能熱超導聚熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種太陽能熱超導聚熱裝置，屬于太陽能熱利用的技 術領域。特別適用于聚熱發(fā)電、供暖、供水、烘干、加熱、工業(yè)換熱等方面。
背景技術：
隨著當今世界的能源危機，石油、天然氣、煤等不可再生資源日近枯竭， 能源價格也不斷上漲，嚴重影響全球經(jīng)濟發(fā)展，開發(fā)利用可再生能源和太陽能 成為全球關注的焦點。目前已有利用太陽能的聚熱(加熱)裝置，普遍換熱面 積小、加熱速度慢、易擴散、產(chǎn)生可供熱量少、投入成本高，而其本身應用范 圍小。如真空集熱管，僅作為生產(chǎn)、生活用水的熱源，在炎熱的夏天，太陽能 最充足的時候，熱水使用量卻相對較少，導致多余的熱量因水分的蒸發(fā)而浪費。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對上述不足之處，提供一種太陽能熱超導聚熱裝置， 該裝置包括真空玻璃管或太陽能真空集熱管、多曲面異形金屬熱交換管、超導 介質(zhì)、蒸發(fā)器、邊框和下外殼體等相關連接件。利用真空玻璃管或太陽能真空 集熱管、多曲面異形金屬熱交換管和超導介質(zhì)相結(jié)合，在真空負壓工作環(huán)境中， 達到最佳的聚熱、傳熱效果。利用真空玻璃管或太陽能真空集熱管和多曲面異 形金屬熱交換管吸收分散的太陽輻射能，并通過實現(xiàn)冷熱交換，把熱量傳遞給 管內(nèi)的超導介質(zhì)，在太陽能的持續(xù)加熱過程中，受熱后汽化的超導介質(zhì)迅速汽 化上升進入蒸發(fā)器內(nèi)的多曲面異形金屬熱交換管，經(jīng)此管冷熱交換，使蒸發(fā)器內(nèi)的流體介質(zhì)(超導介質(zhì)、水或空氣等)受熱汽化或蒸發(fā)，并經(jīng)由汽化通道噴 射，進入低溫流體能量轉(zhuǎn)換裝置、混合式多熱源快速熱水器或超導多功能取暖 器等，可以大大提高太陽輻射能的利用率，節(jié)約能源。
太陽能熱超導聚熱裝置是采取以下技術方案實現(xiàn)太陽能熱超導聚熱裝置 包括真空玻璃管或太陽能真空集熱管、多曲面異形金屬熱交換管、超導介質(zhì)、 蒸發(fā)器、邊框、上殼體和下外殼體。
蒸發(fā)器具有全封閉承壓箱體，在全封閉承壓箱體內(nèi)裝有若干根多曲面異形 金屬散熱管，若干根多曲面異形金屬散熱管下端通過熱交換管連接頭固定在全 封閉承壓箱體底部，該管上端裝有封頭，全封閉承壓箱體內(nèi)裝有流體介質(zhì)，所 述流體介質(zhì)可采用超導介質(zhì)、水或空氣。全封閉承壓箱體設置有汽化通道接口 和介質(zhì)循環(huán)接口。全封閉承壓箱體外部裝有上殼體，在上殼體與全封閉承壓箱 體之間裝有保溫層。
多曲面異形金屬熱交換管上端固定有連接頭，該連接頭通過螺釘或連接螺 紋與多曲面異形金屬熱交換下端的連接頭密封連接，多曲面異形金屬熱交換管 下端裝有抽真空接頭，多曲面異形金屬熱交換管與蒸發(fā)器內(nèi)多曲面異形金屬散
熱管密封連通，通過抽真空接頭抽真空，真空度為0.03-0.1MPa，加注有超導介質(zhì)。
真空玻璃管或太陽能真空集熱管套裝在多曲面異形金屬熱交換管外部，并 通過密封條密封，太陽能真空集熱管下端固定在下殼體的限位墊上。上殼體與 下殼體之間裝有邊框，通過邊框?qū)⑸蠚んw與下殼體連接固定。
所述的多曲面異形金屬熱交換管采用多曲面異形金屬熱交換圓形管、多曲 面異形金屬熱交換扁形管或多曲面異形金屬熱交換方形管。所述的太陽能真空集熱管采用市售北大華豐、寶光、華宇和豪光等太陽能 真空集熱管，
所述的真空玻璃管是市售雙層玻璃管結(jié)構，外管和內(nèi)管間為真空。 工作原理太陽能真空集熱管內(nèi)壁的太陽能選擇性吸收涂層，把分散的太陽輻 射能匯聚于設置在管內(nèi)的多曲面異形金屬熱交換管外壁上，該管外壁的太陽能 選擇性吸收涂層迅速吸收熱量并傳遞給管內(nèi)的超導介質(zhì)，使之迅速升溫；當多 曲面異形金屬熱交換管內(nèi)的超導介質(zhì)達到一定的啟動條件時，迅速汽化，并沿 管內(nèi)壁上升，進入蒸發(fā)器內(nèi)的多曲面異形金屬熱交換管，由于多曲面異形金屬 熱交換管內(nèi)外兩側(cè)存在溫度差，使得汽化氣體與蒸發(fā)器內(nèi)的流體介質(zhì)(超導介 質(zhì)、水或空氣等)冷熱交換。同時使蒸發(fā)器內(nèi)流體介質(zhì)升溫并汽化，進入汽化 通道，噴射而出，進入低溫流體能量轉(zhuǎn)換裝置、混合式多熱源快速熱水器或超 導多功能取暖器等，可以大大提高太陽輻射能的利用率，節(jié)約能源。 本實用新型太陽能熱超導聚熱裝置的技術特點
1、多曲面異形金屬熱交換管通過冷拔、液壓和擠壓等先進工藝成型，熱交 換面積大，效率高以多曲面金屬圓管使用059mm (周長為185mm)的薄壁 (0. 35-0. 6mm)不銹鋼材料為例，經(jīng)冷拉成型有10個相同凸起為9ram的異形管， 成形后的異形管外圓為032mm，中心孔為016mm，而同規(guī)格032mm的圓管周長 僅為100mm，即本實用新型熱交換管的換熱面積是同規(guī)格圓管的1.8倍。用鋁合 金(6063)擠壓成型時，內(nèi)向心曲面或外離心曲面成型有肋筋，使得作為傳遞 媒介的多曲面異形金屬熱交換管，將太陽能真空集熱管吸收的熱能迅速輸送到 多曲面異形金屬熱交換管內(nèi)部，提高多曲面異形金屬熱交換管內(nèi)部的換熱速度， 而蒸發(fā)器內(nèi)的多曲面異形金屬熱交換管能更加快速的使汽化氣體與蒸發(fā)器內(nèi)流體介質(zhì)實現(xiàn)熱交換，。
2、 換熱速度快、效率高由于抽真空后管內(nèi)呈負壓(0.03-0. 1Pa)狀態(tài)， 使得本身就具有低溫啟動特性的超導介質(zhì)沸點降低，達到無與倫比的換熱效果。 在持續(xù)加熱過程中，熱能不斷散發(fā)，能迅速達到所需溫度并使每一個管角落與 蒸發(fā)器內(nèi)液體實現(xiàn)熱交換，并且超導介質(zhì)傳遞的距離遠、能力強、加熱介質(zhì)速度快。
3、 真空玻璃管和太陽能真空集熱管不與介質(zhì)(水、超導介質(zhì)等)直接接觸， 減小炸管發(fā)生的幾率。多曲面金屬管外表面涂有選擇性吸收涂層，由原來的被 動悶曬式吸熱轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃觽鲗轿鼰?，極大提高了熱交換效率，而且提高了金 屬管的抗氧化性，延長了使用壽命。
4、 據(jù)"不同材質(zhì)(銅管或不銹鋼管)熱交換器換熱特性分析"記載，在銅 管或不銹鋼管具有相同換熱面積的條件下，當采用較薄的不銹鋼管，不銹鋼管 的導熱熱阻將大大降低，導熱系數(shù)增加，換熱效率提高。
5、 投資成本適中，應用范圍廣、易普及產(chǎn)生的高溫汽化氣體主要用于發(fā) 電，還可廣泛應用于制冷、供暖、供熱水和熱蒸汽、烘干、加熱、工業(yè)換熱等 方面。響應國家號召，并符合地方政府的建筑節(jié)能要求，在建筑一體化方面有 極佳的應用空間，投資少，回報率高。
6、 多曲面異形金屬熱交換管吸/散熱一體化該管把太陽能真空集熱管匯 聚的輻射能傳遞給管內(nèi)超導介質(zhì)，使之升溫汽化沿管壁上升，同時，汽化后的 氣體通過蒸發(fā)器內(nèi)的多曲面異形金屬熱交換管與其內(nèi)部流體介質(zhì)實現(xiàn)熱交換。 聚熱裝置和汽化裝置同樣采用一體化方式直接相連。裝置一體化后，減少傳遞 過程中的能量損失，提高太陽輻射能的利用率，整體結(jié)構占用空間小，節(jié)約材料成本。
7、 多曲面異形金屬熱交換圓管的長度遠大于蒸發(fā)器內(nèi)的熱交換管，即吸熱 大于散熱，熱源充足升溫快。
8、 整體結(jié)構簡單，密封性能好，承壓能力強，安裝方便、易維修、使用壽 命長、抗凍能力強。
9、 本實用新型利用太陽能產(chǎn)生的高溫汽化氣體，并以此作為動力，進
入"能量轉(zhuǎn)換裝置"，在沖擊力的作用下，轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械能直接驅(qū)動其它 機械或者用于發(fā)電。不僅如此，還可廣泛應用于供暖、供水、烘干、加熱、 工業(yè)換熱等方面。

以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。 圖1是太陽能熱超導聚熱裝置主視圖。
圖2是太陽能熱超導聚熱裝置的俯視圖(A-A半剖)。 圖3是太陽能熱超導聚熱裝置的B-B局部放大圖。
具體實施方式

參照附圖1 3，太陽能熱超導聚熱裝置包括太陽能真空集熱管14、多曲面 異形金屬熱交換管8、超導介質(zhì)10、蒸發(fā)器、邊框9、上外殼體1和下外殼體 13。
蒸發(fā)器具有全封閉承壓箱體4，在全封閉承壓箱體4內(nèi)裝有若干根多曲面異 形金屬散熱管5,若干根多曲面異形金屬散熱管5下端通過熱交換管連接頭15 固定在全封閉承壓箱體4底部，該管上端裝有封頭，全封閉承壓箱體4內(nèi)裝有 流體介質(zhì)6，所說的流體介質(zhì)6可采用超導介質(zhì)、水或空氣。全封閉承壓箱體4設置有汽化通道接口 2和介質(zhì)循環(huán)接口 7。全封閉承壓箱體4外部裝有上殼體1， 在上殼體1與全封閉承壓箱體4之間裝有保溫層3。
多曲面異形金屬熱交換管8上端固定有連接頭16，該連接頭通過螺釘或連 接螺紋與多曲面異形金屬散熱管5下端的連接頭密封連接，多曲面異形金屬熱 交換管8下端裝有抽真空接頭11，多曲面異形金屬熱交換管8與蒸發(fā)器內(nèi)多曲 面異形金屬散熱管5密封連通，通過抽真空接頭11抽真空，真空度為 0.03-0.1MPa，加注有超導介質(zhì)10。
真空玻璃管或太陽能真空集熱管14套裝在多曲面異形金屬熱交換管8外 部，并通過密封條17密封，真空玻璃管或太陽能真空集熱管14下端固定在下 殼體13的限位墊12上。上殼體1與下殼體13之間裝有邊框9，通過邊框9將 上殼體1與下殼體13連接固定。
所述的多曲面異形金屬熱交換管8采用多曲面異形金屬熱交換圓形管、多 曲面異形金屬熱交換扁形管扁或多曲面異形金屬熱交換方形管。
所述的多曲面異形金屬散熱管5采用多曲面異形金屬熱交換圓形管、多曲 面異形金屬熱交換扁形管扁或多曲面異形金屬熱交換方形管。
所述的太陽能真空集熱管14采用市售北大華豐、寶光、華宇和豪光等太陽 能真空集熱管，普遍采用的規(guī)格有047腿(內(nèi)徑037mm)、 0 58ramm(內(nèi)徑047mm)、 070mm (內(nèi)徑058mm)。所述的真空玻璃管14采用市售雙層玻璃管結(jié)構，外管 和內(nèi)管間為真空。
所述的多曲面異形金屬熱交換管8外壁噴涂有太陽能選擇吸收涂層，其采 用先進的生產(chǎn)工藝，在管外壁噴涂的太陽能選擇吸收涂層，能迅速的將光能轉(zhuǎn) 換為熱能儲存在管內(nèi)，其中太陽能選擇性吸收涂層可以采用北京市太陽能研究所生產(chǎn)黑鉻選擇涂層，涂層吸收率S^0.93，紅外發(fā)射率e《0. 10，有效的提 高了其聚熱效率。主要采用薄壁不銹鋼或鋁合金作為原材料，利用冷拉或擠壓 成型技術，使得成型后的多曲面異形金屬熱交換管8的換熱面積是同規(guī)格普通 薄壁管的1.8倍左右。值得強調(diào)的是在該管內(nèi)向心曲面或外離心曲面上可以成型 有肋筋，并指向圓管中心或相反方向。該管經(jīng)抗氧化處理并在外壁同樣噴涂有 選擇性吸收涂層。
所述的超導介質(zhì)10采用市售2-2超導介質(zhì)(山東濰坊市華豐新產(chǎn)品研究所 生產(chǎn))、低溫導熱油以及在低溫35"C到5(TC左右時可以汽化的導熱液，在負壓 情況下，啟動溫度更低。在太陽能的持續(xù)加熱狀態(tài)下，熱能不斷散發(fā)，使得超 導介質(zhì)迅速吸熱升溫汽化并沸騰起來，沿管內(nèi)壁向上運動，速度是水的數(shù)十倍 以上。
權利要求1、一種太陽能熱超導聚熱裝置，其特征在于包括真空玻璃管或太陽能真空集熱管、多曲面異形金屬熱交換管、超導介質(zhì)、蒸發(fā)器、邊框、上殼體和下外殼體；蒸發(fā)器具有全封閉承壓箱體，在全封閉承壓箱體內(nèi)裝有若干根多曲面異形金屬散熱管，若干根多曲面異形金屬散熱管下端通過熱交換管連接頭固定在全封閉承壓箱體底部，該管上端裝有封頭，全封閉承壓箱體內(nèi)裝有流體介質(zhì)，散熱管全封閉承壓箱體設置有汽化通道接口和介質(zhì)循環(huán)接口，全封閉承壓箱體外部裝有上殼體；多曲面異形金屬熱交換管上端固定有連接頭，該連接頭通過螺釘或連接螺紋與多曲面異形金屬熱交換下端的連接頭密封連接，多曲面異形金屬熱交換管下端裝有抽真空接頭，多曲面異形金屬熱交換管與蒸發(fā)器內(nèi)多曲面異形金屬散熱管密封連通，通過抽真空接頭抽真空，加注有超導介質(zhì)；真空玻璃管或太陽能真空集熱管套裝在多曲面異形金屬熱交換管外部，并通過密封條密封，真空玻璃管或太陽能真空集熱管下端固定在下殼體的限位墊上，上殼體與下殼體之間裝有邊框，通過邊框?qū)⑸蠚んw與下殼體連接固定。
2、 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱超導聚熱裝置，其特征在于所述的流 體介質(zhì)采用超導介質(zhì)、水或空氣。
3、 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱超導聚熱裝置，其特征在于在上殼體 與全封閉承壓箱體之間裝有保溫層。
4、 根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱超導聚熱裝置，其特征在于所述的多曲面異形金屬熱交換管采用多曲面異形金屬熱交換圓形管、多曲面異形金屬熱 交換扁形管或多曲面異形金屬熱交換方形管。
5、根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱超導聚熱裝置，其特征在于所述的多 曲面異形金屬熱交換管外壁噴涂有太陽能選擇吸收涂層。
專利摘要本實用新型涉及的是一種太陽能熱超導聚熱裝置，屬于太陽能熱利用的技術領域。特別適用于聚熱發(fā)電、供暖、供水、烘干、加熱、工業(yè)換熱等方面。包括真空玻璃管或太陽能真空集熱管、多曲面異形金屬熱交換管、超導介質(zhì)、蒸發(fā)器、邊框、上殼體和下外殼體；蒸發(fā)器具有全封閉承壓箱體，在全封閉承壓箱體內(nèi)裝有若干根多曲面異形金屬散熱管，若干根多曲面異形金屬散熱管下端通過熱交換管連接頭固定在全封閉承壓箱體底部；多曲面異形金屬熱交換管與蒸發(fā)器內(nèi)多曲面異形金屬散熱管密封連通，加注有超導介質(zhì)；真空玻璃管或太陽能真空集熱管套裝在多曲面異形金屬熱交換管外部，上殼體與下殼體之間裝有邊框，通過邊框?qū)⑸蠚んw與下殼體連接固定。
文檔編號F24J2/46GK201382600SQ200920041099
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權日2009年4月10日
發(fā)明者姜春來, 靖 李, 李勇強, 李勇良 申請人:無錫意凱順得科技有限公司