中高溫型太陽能集熱器的製作方法
2023-05-23 03:09:31
專利名稱：中高溫型太陽能集熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中高溫型太陽能集熱器，屬太陽能利用設備技術領域。
背景領域目前國內大量生產使用的太陽能集熱器，都屬於低溫型，主要用於家庭熱水供應。這種集熱器使用了低溫型太陽能集熱管，如果直接用太陽能集熱管加熱水，水溫低於100℃，因為玻璃集熱管不能承受高於一個大氣壓的壓強。低溫型集熱管的太陽能選擇性吸收塗層基本上為鋁(Al)與氮化鋁(AlN)的複合物，其中的金屬鋁按照設定的比例分布在氮化鋁金屬陶瓷中。用磁控濺射方法可以製備出選定厚度的多層膜，這種組合膜層對太陽光譜具有良好的選擇性吸收作用。但是由於複合膜中均勻存在的大量的鋁的單粒子在較高溫度下趨於聚集，使複合膜層變色，破壞了光熱轉換性能，所以一般AlN-Al太陽能集熱管的高溫熱穩定性較差，不能用在中高溫型太陽集熱器中。
本實用新型設計的中高溫型太陽能集熱器，包括上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，並通過固定密封圈與上方盒相對固定，下端伸入下方盒中，並通過尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置於集熱管內，U型管外套有導熱鋁翼，U型管的上端兩齣口分別與進油管和連通管或出油管和連通管相接，進油管、出油管和連通管置於上方盒內。
本實用新型設計的中高溫型太陽能集熱器，可以提供多個溫度在100℃以上的導熱油集熱板串聯連接，利用太陽能將循環管道中的導熱油加熱至100℃以上，整套集熱器的所有元器件可以承受250℃的溫度。中高溫集熱器具有廣泛的用途，導熱油通過二次熱交換可以產生蒸汽，用於海水淡化、倉庫烘乾、食品加工、或家庭供暖及做飯等等。這種集熱器特別適合缺少能源供給的邊遠地區和海島的居民或部隊的日常生活使用。同等尺寸的中高溫型太陽能集熱器的造價與目前大量使用的民用太陽能熱水器幾乎相同，這為其推廣應用創造了有利條件。
圖2是集熱器中每根集熱管的剖視圖。
圖3是
圖1的B-B剖視圖。
圖4是U型管與進、出油管的連接示意圖。
圖1-圖4中，1是上方盒，2是集熱管，3是下方盒，4是平板支架，5是反光瓦，6是導熱鋁翼，7是固定密封圈，8是U型管，9是進油管，10是出油管，11是連通管，12是尾罩，13是保溫材料。
本實用新型所採用的中高溫太陽能集熱管，其塗層為包埋Nb、Ti金屬團蔟的金屬陶瓷薄膜，該技術已由本申請人申請專利，其申請號為01136648.6，申請日為2001年10月25日。由於採用耐高溫的Nb、Ti金屬包埋，替換了金屬Al，使得複合金屬陶瓷薄膜的高溫熱穩定性好。這種薄膜即在空氣中加熱至400℃，其顏色及性能不發生變化。在太陽能集熱管中，複合膜位於兩層密封玻璃管中，處於較好的真空條件下，這更加有利於提高其高溫熱穩定性能。為了在集熱管中獲得溫度高於100℃以上的流動的導熱油，因此要求太陽能集熱管中的複合薄膜所承受的悶曬溫度要大大高於200℃，所以本實用新型必須選用中高溫太陽能集熱管，一般的民用低溫集熱管不能使用。
太陽輻射光是離散性的，為了在太陽能集熱管中獲得數百度的中高溫，每隻聚熱管必須配置較大面積的聚焦式反光瓦，以便收集較多的太陽輻射光聚焦到集熱管上，提高集熱管中的光熱轉換溫度。本實用新型採用了CPC型鏡面鋁反光瓦5，其體積小，聚焦係數大，可以高效的將接受到的太陽輻射光集中到集熱管的太陽能選擇性吸收塗層上。CPC型反光瓦的主要技術參數是聚光比Cr(Concentration ratio)，本實用新型選擇Cr＝1.48。
反光瓦的安置可有兩種方式，一種是與地面成一定角度的豎直方式，角度根據當地緯度確定，另一種為水平方式，整體集熱器同樣有一定角度的傾斜。採用這種參數的反光瓦，在1020mm寬度的集熱器上可以放置6隻中高溫太陽能集熱管，集熱管長度可以選用1.2m、1.5m、1.9m等等。反光瓦的表面要進行鍍膜處理，使用濺射方法，先濺射一層純鋁，然後再濺射一層AlN薄膜，這樣可以防止表面腐蝕，並有利於清洗。
集熱管2中使用銅U型管8與導熱鋁翼6組合的導熱器件，圖3所示為集熱管2與U型管8、導熱鋁翼6安裝後的斷面結構，U型管與導熱鋁翼置於集熱管2的內壁中，導熱鋁翼是兩半對接，預留彈性對接接口，使鋁翼展開後能夠與集熱管內壁、U型管外壁緊密接觸，以保證高效地將集熱管太陽能選擇性吸收塗層上的高溫熱能轉換到U型管內的導熱油中，由導熱油將熱量帶至外部的使用裝置。
本實用新型的一個實施例中，每塊太陽能集熱板上設置了6根太陽能集熱管，每根集熱管中均有U型管與導熱鋁翼，它們的連接方法如圖4所示。每塊集熱板上有6根集熱管2，每個集熱管內有換熱的U型銅管8與導熱鋁翼6，U型銅管與進油管9、連通管11、出油管10的連接分成兩組，每組三隻並聯，兩組由連通管11相互串聯，進油口9和出油口10左右各一個，進、出油口可以互易。U型管採用直徑8mm或10mm的紫銅管，6隻U型管按圖3方式與直徑22mm或16mm的進油管、連通管或出油管焊接相連，介質油從進油口9進入後流經相互串聯的兩組集熱管，因此從出油口流出時經過了兩次集熱管加熱，使導熱油的溫度不斷提高。導熱鋁翼6用0.5mm厚、型號為L2m的鋁板壓制而成，管中的鋁翼是由兩半園組成，對接後的直徑小於集熱管內徑36mm，每片半園鋁翼的外園中心向內壓有與U型銅管相配的槽，以便U型管能鑲嵌到鋁翼中，並緊密接觸。
U型管的出口端與進油管、出油管和連通管用耐高溫的保溫材料13密封在不鏽鋼板材的上方盒1中。
權利要求1.一種中高溫型太陽能集熱器，包上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，其特徵在於還包括反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，並通過固定密封圈與上方盒相對固定，下端伸入下方盒中，並通過尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置於集熱管內，U型管外套有導熱鋁翼，U型管的上端兩齣口分別與進油管和連通管或出油管和連通管相接，進油管、出油管和連通管置於上方盒內。
專利摘要本實用新型涉及一種中高溫型太陽能集熱器，屬太陽能設備技術領域。該集熱器包括上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，並通過固定密封圈與上方盒相對固定，下端伸入下方盒中，並通過尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置於集熱管內，U型管外套有導熱鋁翼，U型管的上端兩齣口分別與進油管和連通管或出油管和連通管相接。本實用新型設計的集熱器，利用太陽能將循環管道中的導熱油加熱至100℃以上，因而具有廣泛的用途，導熱油通過二次熱交換可以產生蒸汽，用於海水淡化、倉庫烘乾、食品加工、或家庭供暖及做飯等。
文檔編號F24J2/14GK2532425SQ02208888
公開日2003年1月22日 申請日期2002年4月5日 優先權日2002年4月5日
發明者趙夔, 王莉芳, 謝大林, 張保澄, 張彬, 鄒定國 申請人:趙夔, 鄒定國