一種大直徑真空集熱管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大直徑真空集熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能是清潔、無(wú)污染、可再生的自然資源，充分開發(fā)利用太陽(yáng)能可以有效緩解能源短缺以及化石能源帶來(lái)的環(huán)境污染問題。
[0003]太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)和太陽(yáng)能光電利用技術(shù)是常見的太陽(yáng)能利用技術(shù)，前者主要包括三種技術(shù):塔式、槽式和蝶式。其中，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是目前最成熟、成本最低的大規(guī)模太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能接收器是太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。
[0004]直通式金屬-玻璃真空集熱管(簡(jiǎn)稱真空集熱管)是目前槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的接收器。目前常規(guī)的集熱管金屬吸收內(nèi)管直徑在40mm-70mm之間，吸收面的寬度較小。理想情況下，拋物面聚光鏡可以將零入射角的平行光聚焦到吸收管的軸線上，但實(shí)際上由于跟蹤系統(tǒng)不能絕對(duì)精準(zhǔn)跟蹤太陽(yáng)以及熱膨脹等因素，造成吸收管的截光率降低。實(shí)踐證明，隨著金屬吸收管內(nèi)徑增大，吸收管的截光率增加，而且管徑越大的吸收管對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)誤差會(huì)有更好的適應(yīng)性。此外，常規(guī)金屬吸收管內(nèi)壁光滑，不利于徑向傳熱，在內(nèi)部設(shè)置螺旋翅片，能夠增加內(nèi)部流體擾動(dòng)，產(chǎn)生螺旋流，強(qiáng)化傳熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種大直徑真空集熱管，采用大直徑金屬吸收管，并在金屬吸收管內(nèi)部增設(shè)螺旋翅片，從而解決了常規(guī)真空集熱管吸熱面積較小的問題，同時(shí)能夠強(qiáng)化內(nèi)部傳熱。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管1、置于大直徑玻璃外管I中的大直徑金屬吸收管3、置于金屬吸收管3中的帶有螺旋翅片2的空心圓管4，所述大直徑玻璃外管I和大直徑金屬吸收管3的兩端分別通過(guò)密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。
[0008]所述大直徑玻璃外管I的直徑為150mm-500mm。
[0009]所述大直徑金屬吸收管3直徑介于120mm-300mm之間，比常規(guī)真空集熱管直徑大40mm-70mmo
[0010]所述金屬吸收管3由不銹鋼或者碳鋼制成。
[0011]所述大直徑金屬吸收管3外表面涂有選擇性吸收涂層。選擇性吸收涂層可以的吸收率大于95 % (300 0C下測(cè)試)，發(fā)射率小于10%(300 V下測(cè)試)。
[0012]所述螺旋翅片2纏繞于兩端密封的空心圓管4外側(cè)，增加液體在內(nèi)部擾動(dòng)，螺旋翅片2外緣與大直徑金屬吸收管3的內(nèi)表面留有一定空隙。
[0013]所述空心圓管4由福射式支架6支撐，空心圓管4首端通過(guò)福射式支架6與同軸金屬吸收管3內(nèi)表面固定連接，空心圓管4中部以及末端通過(guò)福射式支架6與同軸金屬吸收管3內(nèi)表面滑動(dòng)連接，保證空心圓管4的剛度以及軸向的自由膨脹。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]I)本系統(tǒng)通過(guò)增大金屬吸收管直徑，增大吸收面積以及截光率，增強(qiáng)吸收管對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)誤差的適應(yīng)性，提高太陽(yáng)能利用效率。
[0016]2)本系統(tǒng)在金屬吸收管內(nèi)部設(shè)置螺旋翅片，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)旋流，螺旋流引起的二次流促進(jìn)流體徑向混合，強(qiáng)化管內(nèi)對(duì)流傳熱。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型金屬吸收管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型螺旋翅片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型輻射式支架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，下述內(nèi)容不是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，任何在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型一種大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管1、大直徑金屬吸收管3、置于大直徑金屬吸收管3內(nèi)部的螺旋翅片2以及支撐翅片的空心圓管4，大直徑玻璃外管I的直徑為150mm-500mm。
[0023]大直徑金屬吸收管3外表面涂有選擇性吸收涂層，大直徑金屬吸收管3和玻璃外管I的兩端分別通過(guò)密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。真空層可有效降低大直徑金屬吸收管3和大直徑玻璃外管I間的對(duì)流熱量傳遞，降低大直徑真空集熱管整體的熱損。
[0024]如圖2所示，為金屬吸收管結(jié)構(gòu)示意圖，大直徑金屬吸收管3直徑介于120_-300_之間，大于常規(guī)真空集熱管40_-70_，大直徑金屬吸收管3內(nèi)部置有螺旋翅片2。
[0025]如圖3所示，為螺旋翅片結(jié)構(gòu)示意圖，螺旋翅片2纏繞于空心圓管4外表面，螺旋翅片2與大直徑金屬吸收管3之間存在一定間隙，工質(zhì)流經(jīng)螺旋翅片2產(chǎn)生螺旋流。
[0026]如圖4所示，為輻射式支架6結(jié)構(gòu)示意圖，支架整體呈輻射狀，內(nèi)部打孔，周向外側(cè)面與金屬吸收管內(nèi)表面接觸，內(nèi)部圓孔支撐空心圓管4，空心圓管4首端、中部以及末端均置有輻射式支架6，其中首端與同軸大直徑金屬吸收管3內(nèi)表面固定連接，中部以及末端為滑動(dòng)連接，同時(shí)保證空心圓管4的剛度以及軸向膨脹。
[0027]本實(shí)用新型中，通過(guò)增大金屬吸收管直徑，即利用大直徑金屬吸收管3，增大吸收面積以及截光率，增強(qiáng)吸收管對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)誤差的適應(yīng)性，從而提高太陽(yáng)能利用效率。大直徑金屬吸收管3和玻璃外管I的兩端分別通過(guò)密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。真空層可有效降低大直徑金屬吸收管3和大直徑玻璃外管I間的對(duì)流熱量傳遞，降低大直徑真空集熱管整體的熱損。螺旋翅片2則可以使流體在管內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)旋流，螺旋流弓丨起的二次流促進(jìn)流體徑向混合，強(qiáng)化管內(nèi)對(duì)流傳熱，提高了大直徑金屬吸收管3的內(nèi)壁與管內(nèi)流體間的傳熱系數(shù)，可將更多的熱量傳遞給管內(nèi)的流體，同時(shí)由于螺旋翅片2產(chǎn)生的連續(xù)旋流可促進(jìn)管內(nèi)流體的混合，使流體的溫度分布均勻，提高大直徑真空集熱管的安全性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大直徑真空集熱管，其特征在于，包括大直徑玻璃外管(I)、置于大直徑玻璃外管(I)中的大直徑金屬吸收管(3)、置于金屬吸收管(3)中的帶有螺旋翅片(2)的空心圓管(4)，所述大直徑玻璃外管(I)和大直徑金屬吸收管(3)的兩端分別通過(guò)密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述大直徑玻璃外管(I)的直徑為150mm-500mm;所述大直徑金屬吸收管(3)直徑介于120mm-300mm之間，比常規(guī)真空集熱管直徑大40mm-70mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述金屬吸收管(3)由不銹鋼或者碳鋼制成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述大直徑金屬吸收管(3)夕卜表面涂有選擇性吸收涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述選擇性吸收涂層的吸收率大于95%，發(fā)射率小于10%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述螺旋翅片(2)纏繞于兩端密封的空心圓管(4)外側(cè)，螺旋翅片(2)外緣與大直徑金屬吸收管(3)的內(nèi)表面留有一定空隙。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述大直徑真空集熱管，其特征在于，所述空心圓管(4)由輻射式支架(6)支撐，空心圓管(4)首端通過(guò)輻射式支架(6)與同軸金屬吸收管(3)內(nèi)表面固定連接，空心圓管(4)中部以及末端通過(guò)輻射式支架(6)與同軸金屬吸收管(3)內(nèi)表面滑動(dòng)連接，保證空心圓管(4)自由膨脹。
【專利摘要】一種大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管、大直徑金屬吸收管、置于金屬吸收管內(nèi)部的螺旋翅片以及支撐翅片的空心圓管，螺旋翅片纏繞于空心圓管外側(cè)，空心圓管通過(guò)輻射式支架固定于金屬吸收管內(nèi)表面，金屬內(nèi)管外表面涂有選擇性吸收涂層，金屬吸收管和玻璃外管的兩端分別通過(guò)密封連接裝置密封使得二者之間為真空層，本實(shí)用新型金屬吸收管直徑介于120mm-300mm之間，大于常規(guī)真空集熱管40mm-70mm，可以增大金屬吸收管的太陽(yáng)光吸收面積，提高金屬吸收管的截光率，增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)光學(xué)誤差的適應(yīng)性，同時(shí)金屬吸收管內(nèi)布置有螺旋翅片，增加對(duì)內(nèi)部流體的擾動(dòng)，強(qiáng)化內(nèi)部傳熱，提高單位面積對(duì)太陽(yáng)光的利用率。
【IPC分類】F24J2/46
【公開號(hào)】CN205351835
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620095735
【發(fā)明人】許世森, 裴杰, 徐越, 鄭建濤, 劉明義
【申請(qǐng)人】中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心
【公開日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日