一種同軸套管式u型集熱管的製作方法

2023-12-01 13:17:31

專利名稱：一種同軸套管式u型集熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及u型集熱管，尤其涉及一種同軸套管式u型集熱管。
背景技術：
國外利用太陽能產生中高溫蒸汽大多是使用直通集熱管，該集熱管的工作 過程是液體由集熱管的一端流向另一端，集熱管吸收陽光加熱工質，最終在出 口產生蒸汽。但是該系統存在以下問題(1)玻璃與鋼的焊接工藝尚不成熟，成
品率低，價格高昂；(2)為了解決鋼和玻璃膨脹係數不同的問題需在兩端加波
紋管，結構複雜；(3)為了減少玻璃管和金屬集熱管之間對流損失，玻璃與金 屬管之間要抽成真空，對密封性要求極高。傳統的U型管目前也有應用，但是 也存在著大量的問題(1)由於真空玻璃管的內徑固定，所以傳統的U型管的 每根金屬管的外徑不能超過真空管的一半， 一般管徑較小，流動阻力大；(2) 由於管徑較小，延伸距離較長，容易形成剛度不夠，末端搭靠在真空玻璃管上 造成真空玻璃管破裂；(3)管口不容易密封。 發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種成品率高、結構簡單、 造價便宜，便於大面積推廣的同軸套管式U型集熱管。
同軸套管式u型集熱管包括第一法蘭、套管內管、套管外管、金屬套殼、
大墊圈、支撐件、橡膠密封圈、耐熱固定密封件、u型真空玻璃管、蒸汽出口、
第二法蘭、固定螺栓，套管內管的一端與第一法蘭相連接，套管外管套在套管 內管外面，套管內管的另一端與套管外管相通，套管外管與套管內管的連接端
與蒸汽出口管的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭相連接，u型真
空玻璃管套在套管外管外面，並通過耐熱固定密封件固定在套管外管外面，金 屬套殼的一端通過固定螺栓和大墊圈固定在耐熱固定密封件上，金屬套殼的另
一端的凹槽與u型真空玻璃管之間嵌有橡膠密封圈。
所述的套管內管與套管外管是同軸布置，套管外管端部與套管內管之間設
有支撐件，套管外管與u型真空玻璃管的位置是同軸布置。耐熱固定密封件的
橫截面為階梯形。
本實用新型把兩個不同直徑的套管同軸布置，在外管外壁塗太陽光吸收塗 層，這樣允許的最大聚焦光帶就為外管的直徑處的截面，避免了因為嚴格控制 聚焦光帶而帶來的聚焦系統成本的大幅增加，降低了整個系統的成本。同軸套管結構內外兩個通道的截面積與傳統的u型管相比大一倍，同時改善了流場的
均勻性，大大減少了流動阻力，提高了傳熱效率。另外，這種結構採用兩根標 準尺寸鋼管，原材料比較容易購買，加工方便，成本也比較低，為太陽能中高 溫熱利用的規模化提供了可能性。

圖1是本實用新型同軸套管式U型集熱管結構的主視示意圖2是本實用新型同軸套管式U型集熱管在A-A方向上的視圖3是本實用新型的支撐件的示意圖中第一法蘭l、套管內管2、套管外管3、金屬套殼4、大墊圈5、支撐 件6、橡膠密封圈7、耐熱密封固定件8、 U型真空玻璃管9、蒸汽出口管IO、 第二法蘭ll、固定螺栓12。
具體實施方式

如圖l、 2、 3所示，同軸套管式U型集熱管包括第一法蘭1、套管內管2、 套管外管3、金屬套殼4、大墊圈5、支撐件6、橡膠密封圈7、耐熱固定密封件 8、 U型真空玻璃管9、蒸汽出口 10、第二法蘭11、固定螺栓12，套管內管2 的一端與第一法蘭1相連接，套管外管3套在套管內管2外面，套管內管2的 另一端與套管外管3相通，套管外管3與套管內管2的連接端與蒸汽出口管10 的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭11相連接，U型真空玻璃管9 套在套管外管3外面，並通過耐熱固定密封件8固定在套管外管3外面，金屬 套殼4的一端通過固定螺栓12和大墊圈5固定在耐熱固定密封件8上，金屬套 殼4的另一端的凹槽與U型真空玻璃管9之間嵌有橡膠密封圈7。
所述的套管內管2與套管外管3是同軸布置，套管外管3端部與套管內管2 之間設有支撐件6，套管外管3與U型真空玻璃管9的位置是同軸布置。耐熱 固定密封件8的橫截面為階梯形。
本實用新型是使用同軸套管這種新型的結構來改善太陽能集熱管內流體的 流場分布、提高太陽能集熱管的集熱效率以及降低太陽能集熱系統的成本。同 軸套管式U型集熱管的內管一般作為低溫流體的進入管，同軸套管式U型集熱 管的外管一般作為高溫流體的流出管，另外，外管的外壁塗有太陽能吸收塗層 用於吸收太陽光產生熱量並傳熱到管內的工質。整個同軸套管式U型集熱管在 工作的時候管內的工質的流動方向如下低溫工質經過法蘭由外部連接的系統 流入套管內管的一端，再流經整個內管由另外一端流出，經過外管套管末端的 半球型導流結構的變向，繞過內管壁進入套管外管，外管壁吸收太陽能的輻射能轉變為熱量，經過管壁的熱傳導到套管外管內的工質，加熱管內工質變為蒸 汽，最後由蒸汽出口管和法蘭流出。
整個集熱管主要包含集熱和傳熱兩個模塊，集熱模塊主要由u型真空玻璃
管、金屬套殼、耐熱密封固定件、密封圈組成。傳熱模塊主要由套管外管、套 管內管、法蘭組成。套管內管深入到套管外管內部的深度必須要有一定尺寸， 以留有足夠的空間能夠使工質流體能夠順利通過而不影響流動。
本實用新型同軸套管式u型集熱管的使用主要是和迴路型重力熱管結合使
用構成熱管的蒸發段，使用的時候u型管的管口高度要適當高於底部，以免產
生氣阻現象。
本實用新型同軸套管式U型集熱管內部的主要傳熱過程如下太陽能透過
u型真空玻璃管的雙層真空玻璃， 一小部分被玻璃折射和吸收損失掉，大部分
照射到套管外管外壁的塗層上轉化為熱量，這部分熱量一部分經過輻射換熱及u
型真空玻璃管和套管外管之間空氣的對流換熱散失到環境中，另一部分經套管 外管的熱傳導傳遞到套管外管的內壁上，再經過對流換熱和輻射換熱傳遞到工 質流體中，工質流體得到的熱量一部分經過相變換熱傳遞到蒸汽中，另外一部 分經過與套管內管外壁的對流換熱和輻射換熱傳遞到內管外壁上，再經過熱傳 導傳遞到套管內管內壁上，再經過對流換熱和輻射換熱傳遞到內管的工質流體 中。
權利要求1.一種同軸套管式U型集熱管，其特徵在於包括第一法蘭(1)、套管內管(2)、套管外管(3)、金屬套殼(4)、大墊圈(5)、支撐件(6)、橡膠密封圈(7)、耐熱固定密封件(8)、U型真空玻璃管(9)、蒸汽出口(10)、第二法蘭(11)、固定螺栓(12)，套管內管(2)的一端與第一法蘭(1)相連接，套管外管(3)套在套管內管(2)外面，套管內管(2)的另一端與套管外管(3)相通，套管外管(3)與套管內管(2)的連接端與蒸汽出口管(10)的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭(11)相連接，U型真空玻璃管(9)套在套管外管(3)外面，並通過耐熱固定密封件(8)固定在套管外管(3)外面，金屬套殼(4)的一端通過固定螺栓(12)和大墊圈(5)固定在耐熱固定密封件(8)上，金屬套殼(4)的另一端的凹槽與U型真空玻璃管(9)之間嵌有橡膠密封圈(7)。
2. 根據權利要求1所述的一種同軸套管式U型集熱管，其特徵在於所述的 套管內管(2)與套管外管(3)是同軸布置，套管外管(3)端部與套管內管(2)之 間設有支撐件(6)，套管外管(3)與U型真空玻璃管(9)的位置是同軸布置。
3. 根據權利要求1所述的一種同軸套管式U型集熱管，其特徵在於所述的 耐熱固定密封件(8)的橫截面為階梯形。
專利摘要本實用新型公開了一種同軸套管式U型集熱管。套管內管的一端與第一法蘭相連接，套管外管套在套管內管外面，套管內管的另一端與套管外管相通，套管外管與套管內管的連接端與蒸汽出口管的一端相連接，蒸汽出口管的另一端與第二法蘭相連接，U型真空玻璃管套在套管外管外面，並通過耐熱固定密封件固定在套管外管外面，金屬套殼的一端通過固定螺栓和大墊圈固定在耐熱固定密封件上，金屬套殼的另一端的凹槽與U型真空玻璃管之間嵌有橡膠密封圈。本實用新型將所吸收的熱能高效傳遞到需要利用熱能的設備中，整個集熱管效率高、結構簡單、生產成本低、能夠大面積使用並能反過來減少整套太陽能集熱系統的造價，為太陽能中高溫利用的普及提供可能性。
文檔編號F24J2/05GK201318814SQ20082016812
公開日2009年9月30日 申請日期2008年11月27日 優先權日2008年11月27日
發明者俞自濤, 煜 倪, 夏巧民, 樊建人, 洪榮華, 王武軍, 胡亞才, 寧 謝, 邱中舉 申請人:浙江大學