中溫太陽能真空集熱管的製作方法

2023-04-27 13:26:11 2

專利名稱：中溫太陽能真空集熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於太陽能光熱轉換利用領域的，能滿足太陽 能空調、海水淡化和工業用熱要求的新型中溫太陽能真空集熱管。
(二)
背景技術：
隨著人類科學技術的發展和生產力水平的提高，能源短缺的問題逐漸 暴露出來。傳統能源如石油、天然氣等的日益枯竭，限制了人類的繼續發 展和進步。在全球性能源緊張的新形勢下，開發太陽能既經濟又環保，是 緩解能源緊張的新途徑。
根據太陽能工作溫度的不同，可以分為低溫(〈100°C)、中溫 (100~300°C)和高溫(>300°C)。目前光熱應用是以太陽能熱水器為代表 的低溫為主，僅使用普通的蒸散型吸氣劑就可以滿足10年以上的真空壽命 要求。而中溫太陽能真空集熱管，可廣泛應用於太陽能空調、海水淡化和 太陽能工業用熱等領域，是中溫太陽能集熱器的核心部件，是未來太陽能 利用技術的重要發展方向。
現有的全玻璃真空太陽集熱管內安裝帶有導熱翼的傳熱管後組成的 玻璃-金屬結構太陽真空集熱管，是為解決全玻璃真空太陽集熱管在寒冷地 區的低溫供熱使用的，為獲得良好的導熱效果，傳熱管多採用銅或不鏽鋼 製成的U形管或熱管。其存在以下問題1、若將此玻璃-金屬結構的太陽 真空集熱管應用於中溫下，於12(TC以上長期使用，會使銅管和不鏽鋼管 表面發生氧化，然後逐漸剝落，將嚴重影響集熱效果和使用壽命；2、在傳 熱管和導熱翼安裝發生問題時，若造成導熱管和太陽真空集熱管的內壁幾 乎直接接觸時，由於冷熱交換劇烈，該處易形成應力，從而導致真空管發 生破碎，影響系統的運行。
另外目前全玻璃真空太陽集熱管普遍採用的玻璃為高硼矽3. 3材質， 其折射係數在1.5左右，對於2mm厚的高硼矽玻璃，其太陽光透射比約0.89，即約11%的太陽光沒有得到充分的吸收和轉化。

發明內容
本實用新型要解決的技術問題是提供了一種中溫太陽能真空集熱管， 可靠性高、熱效率高、使用壽命長、結構簡單，性價比高。
為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下措施來實現的 一種中溫太陽能真空集熱管，包括內層玻璃管，表面覆蓋太陽能選 擇吸收塗層；外層玻璃管，設置在內層玻璃管外面；真空夾層，形成在內 層玻璃管和外層玻璃管之間；集熱管，位於內層玻璃管內，且內部充有導 熱油；傳熱管，固定在集熱管內，且設有抗高溫耐氧化膜；金屬支架，卡 接在內層玻璃管和外層玻璃管端部，呈不規則的U型；非蒸散型吸氣劑， 固定在金屬支架兩邊上部，並位於內層玻璃管外壁上，以提高太陽真空集 熱管中溫工作時真空壽命；蒸散型吸氣劑，安裝在金屬支架下部，用於維 持太陽真空集熱管真空；和吸氣面鏡，位於外層玻璃管裝有金屬支架的一 端，以指示太陽真空集熱管真空度。
進一步地，所述傳熱管表面鍍有一層耐溫達40(TC以上的抗高溫耐氧 化膜層，所述膜層為複合有Si02、 A1203微粒的Ni鍍層。 更近一步地，所述傳熱管為U型的銅管或不鏽鋼管。 本實用新型優選實施例中，所述外層玻璃管的內壁鍍有用於提高中溫 太陽能真空集熱管的光熱轉換效率的增透膜。
本實用新型具有以下優點
1、 本實用新型傳熱管表面鍍有抗高溫耐氧化膜層，為複合有Si02、 A1A微粒的Ni鍍層。Ni鍍層中複合有Si02或Al203微粒，可以減小氧化接 觸的有效面積，而且微粒的彌散分布，可以有效的阻礙養在鍍層中的擴散， 從而降低了高溫氧化速度，提高了鍍層的耐高溫抗氧化性能，解決了銅或 不鏽鋼製成的U形管或熱管在中溫段長期工作時所產生的氧化問題。
2、 本實用新型採用導熱油作為傳熱工質，具有加熱均勻，傳熱效果 好，節能和安裝操作方便的特點，能夠避免集熱管因冷熱交換劇烈而發生 破碎。3、 本實用新型外層玻璃管的內壁鍍有用於提高中溫太陽能真空集熱
管的光熱轉換效率的增透膜，將透射比由0.89提高到0.93,從而提高了 中溫太陽能真空集熱管的光熱轉換效率。
4、 本實用新型能夠長期應用在中溫段，在此溫度下，膜層、玻璃、 不鏽鋼卡等材料在真空中的出氣率隨溫度的變化為指數上升，通過使用非 蒸散型吸氣劑可以解決玻璃-金屬結構的太陽真空集熱管長期應用在中溫 段的真空維持問題，通過觀察蒸散型吸氣劑鏡面的有無可以準確的判斷中 溫太陽能真空集熱管內真空度的好壞，便於査找和更換性能變差的中溫管。


圖1為本實用新型選定實施例的結構示意圖。 圖2為本實用新型中間部位的截面示意圖。
圖中，1-內層玻璃管；2-真空夾層；3-太陽能選擇吸收塗層；4-外層 玻璃管；5-傳熱管；6-集熱管；7-非蒸散型吸氣劑；8-金屬支架；9-蒸散 型吸氣劑；10-吸氣面鏡。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明，下述說 明僅是示例性，不限定本實用新型的保護範圍。
如圖1.2所示的帶有抗高溫耐氧化膜的傳熱管5固定在內部充有導熱 油的集熱管6內；不規則U形的金屬支架8卡在帶太陽能選擇性吸收塗層 3的內玻璃管1和外層玻璃管4所構成的真空夾層2的頂端，非蒸散型吸 氣劑7固定在金屬支架8的上部，並位於內層玻璃管l外壁上，蒸散型吸 氣劑9固定於金屬支架8端部。所述的傳熱管為U型銅管或不鏽鋼管。
所述非蒸散型吸氣劑7為鋯釩鐵型吸氣劑，以提高太陽真空集熱管中 溫工作時真空壽命；蒸散型吸氣劑9為鋇鋁鎳蒸散型吸氣劑，用於維持太 陽真空集熱管真空。
為了提高了中溫太陽能真空集熱管的光熱轉換效率，所述外層玻璃管 4的內壁鍍有增透膜。
5本實用新型工作過程中帶太陽能選擇性吸收塗層3的集熱管6將太
陽光的能量轉化為熱量，同時通過在外層玻璃管4的內壁鍍的增透膜，將 罩玻璃管透射比由0. 89提高到0. 93，從而提高了中溫太陽能真空集熱管 的光熱轉換效率，所得到的熱量通過導熱油傳遞到傳熱管5上，所述傳熱 管5表面鍍有一層耐溫達400。C以上的抗高溫耐氧化膜層，該膜層為複合 有Si。2、 Ah03微粒的Ni鍍層。
通過在真空維持、導熱管抗高溫耐氧化和導熱油傳熱等措施，解決了 原有的全玻璃真空太陽集熱管長期應用在中溫段後性能下降的問題，使中 溫太陽能真空集熱管的工作溫度延伸至12(TC以上的中溫段。
權利要求1.一種中溫太陽能真空集熱管，其特徵是，包括內層玻璃管(1)，表面覆蓋太陽能選擇吸收塗層(3)；外層玻璃管(4)，設置在內層玻璃管(1)外面；真空夾層(2)，形成在內層玻璃管(1)和外層玻璃管(4)之間；集熱管(6)，位於內層玻璃管(1)內，且內部充有導熱油；傳熱管(5)，固定在集熱管(6)內，且設有抗高溫耐氧化膜；金屬支架(8)，卡接在內層玻璃管(1)和外層玻璃管(4)端部，呈不規則的U型；非蒸散型吸氣劑(7)，固定在金屬支架(8)兩邊上部，並位於內層玻璃管(1)外壁上，以提高太陽真空集熱管中溫工作時真空壽命；蒸散型吸氣劑(9)，安裝在金屬支架(8)下部，用於維持太陽真空集熱管真空；和吸氣面鏡(10)，位於外層玻璃管(4)裝有金屬支架(8)的一端，以指示太陽真空集熱管真空度。
2、 根據權利要求l所述中溫太陽能真空集熱管，其特徵在於所述傳熱管 (5)表面鍍有一層耐溫達40(TC以上的抗高溫耐氧化膜層，所述膜層為複合有Si02、 A1203微粒的Ni鍍層。
3、 根據權利要求l所述中溫太陽能真空集熱管，其特徵在於所述傳熱管 (5)為U型的銅管或不鏽鋼管。
4. 根據權利要求l所述中溫太陽能真空集熱管，其特徵在於所述外層玻 璃管(4)的內壁鍍有用於提高中溫太陽能真空集熱管的光熱轉換效率的增 透膜。
專利摘要本實用新型公開了一種中溫太陽能真空集熱管，包括內層玻璃管；外層玻璃管；真空夾層，形成在內層玻璃管和外層玻璃管之間；集熱管，位於內層玻璃管內，且內部充有導熱油；傳熱管，固定在集熱管內，且設有抗高溫耐氧化膜；金屬支架，卡接在內層玻璃管和外層玻璃管端部，呈不規則的U型；非蒸散型吸氣劑，固定在金屬支架兩邊上部，並位於內層玻璃管外壁上；蒸散型吸氣劑，安裝在金屬支架下部；和吸氣面鏡。本實用新型能夠長期應用在中溫段，通過使用非蒸散型吸氣劑可以解決玻璃-金屬結構的太陽真空集熱管長期應用在中溫段的真空維持問題。
文檔編號F24J2/52GK201429243SQ20092002816
公開日2010年3月24日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者劉希傑, 張化明, 李業博, 李賢仁, 偉 柯, 江慎楠, 沈永春, 趙厚超, 京 齊 申請人:山東力諾新材料有限公司