CN101387444A - 高效无结垢防漏管型太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效无结垢防漏管型太阳能集热器。包括一端封闭的外管和一端封闭管壁为波纹状的内管，其中所述内管用金属材料制成，外管和内管的一端通过熔封烧结进行连接，以在外管和内管之间形成一真空密闭的空间。其优点是由于金属波纹内管低流速下的强烈扰动，产生湍流，对管壁有着全面冲刷作用，较好解决了真空管的易结垢的问题；同时由于温度而引起的波纹管表面曲率变化和轴向伸缩量变化及金属管壁与水垢的线膨胀系数差都较大，易使水垢脱落，达到内管自洁，较好地解决了真空管的结垢清除问题；此外薄型金属材料制作内管，热传导好，重量轻，不易损坏，外涂层容易，无论从经济效益、还是使用寿命等方面都高于同样结构的玻璃内管。

Description

高效无结垢防漏管型太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能集热器，具体地说是一种高效无结垢防漏管型太阳能集热器。

背景技术

现有真正使用中的真空管太阳能集热器由内外两根同心圆直型玻璃管构成，内、外玻璃管一端封闭，一端熔融封接，内外管之间抽真空，其结构形状如同一细长的暖水瓶胆，见图3。

这种太阳能集热器的工作过程是当太阳光照耀在该集热器上时，太阳光透过外玻璃管投射到内玻璃管上，太阳光的热能被内玻璃管内的导热流体所吸收，使该流体的温度升高。工作时，其内、外玻璃管的温度是有差异的。内玻璃管的温度要远远高于外玻璃管的温度，因而其因热胀冷缩所产生的伸缩量较大，对于现有使用的上述直型玻璃真空管的太阳能集热器而言，容易因热膨胀不一致，在内、外管结合处产生破裂。为此有人提出了将内管玻璃管设计成波纹形状。如，名称为：一种太阳能集热器真空管的中国专利(ZL01214985.3)。

波纹形状的内玻璃管较好解决了内外玻璃管因热膨胀不一致而较易产生破裂的现象，同时又使内玻璃管受热面积增大。但它与现有的直型玻璃真空管集让器一样的存在如下的缺陷：其一，易结水垢，并因其细长的结构不易清除所结水垢，从而降低集热管的导热效果；其二，因内外管都由玻璃制成，很易破碎，只要一根管破坏，整个系统将无法工作。

发明内容

本发明针对现有全玻璃真空管型集热器所存在的上述不足而设计的一种高效无结垢防漏管型太阳能集热器，它由以下技术方案来实施：

包括一端封闭的外管和一端封闭管壁为波纹状的内管，其中所述内管用金属材料制成，外管和内管的一端通过熔封烧结进行连接，以在外管和内管之间形成一真空密闭的空间。

所述内管封闭端其外壁上卡接一弹簧卡，该弹簧卡外缘抵触在所述外管的内壁上，并可随内管的伸缩而在外管的内壁上滑移。

所述弹簧卡的外层设有阻热材料，或弹簧卡与内管壁的卡接处和与外管壁的抵触处设置有阻热材料，阻热材料可以是耐热橡胶或是聚氨酯或石棉。所述阻热材料是耐热橡胶或聚氨酯或石棉。

所述弹簧卡上装有消气剂。

所述内管的管壁小于1毫米。

所述内管的外壁上镀有一层吸收亚光的涂层。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用金属波纹内管，使流体在低速下即受到强烈扰动，达到湍流状态，有着全面的冲刷作用，介质沉淀机会少，结垢比较困难，较好地解决了真空管易结垢的问题，同时介质流体在湍流状态，使管内外传热系数提高。

2.由于温度变化时波纹管表面的曲率变化和波纹管因热胀冷缩的轴向伸缩量变化及金属管壁与水垢的线膨胀系数差都较大，使少量粘结的水垢脱落，达到内管自洁，较好地解决了真空管的结垢清除问题。

3.采用薄型金属材料制作内管，传热距离短，壁厚热阻小，介质流体吸热快；同时还重量轻，不易损坏；此外，外涂层比玻璃来得容易，所以无论从经济效益、使用效果还是使用寿命等方面都高于同样结构的玻璃内管。

5.在支撑内管的弹簧卡上设置阻热材料，以阻断弹簧卡的热桥作用，提高集热管的热效率。

6.与同样管径的直型内管相比较，波纹管的吸热面积要大得多，提高了热效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明另一实施例的结构示意图。

图3现有全玻璃真空太阳能集热管结构示意图。

图中，1外管，2内管，3抽真空孔，4球状封闭端，5圆环状的密封连接，6弹簧卡与内、外管壁接触处，8弹簧卡。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

对照图1，本实施例的集热器由外管1和内管2组成。外管1是一玻璃管，其一端有一抽真空孔3。内管2是一端呈球状封闭、管壁为波纹状的不锈钢管。内管2插接在外管1中，两管呈同心状态放置。在内管2球状封闭端4的外壁上卡接一弹簧卡8，该弹簧卡8的外缘抵触在外管1的内壁上。这样，在内管2因热胀冷缩而产生轴向伸缩时，弹簧卡8随内管的伸缩在外管的内壁上滑移，对内管2始终起支撑作用。弹簧卡8的外层设有阻热材料，或在弹簧卡与内、外管壁接触处6设置阻热材料，请参见图2。本实施例采用在弹簧卡8的的外层设置橡胶材料，也可使用聚氨酯材料或石棉材料。这样内管2上热量的不会通过与其接触的金属弹簧卡8而被传导至外管1向外散发。所以，弹簧卡8的橡胶外层起着热阻断作用，以提高集热器的热效率。

外管1和内管2在同一端的开口处通过熔封烧结方式形成圆环状的密封连接5。并在外管1的抽真空孔3处抽去外管1和内管2之间所形成空间内的空气，并将抽真空孔3熔封，使外管1和内管2之间的空气成为一密闭真空空间。

为了使内管2能更好、更有效地接收太阳光的热能，在其外壁镀有一层吸收亚光的涂层，如用铝—氮/铝选择性吸收膜，它的太阳辐射吸收率α>0.93，红外发射率ε约0.06，而国家标准α≥0.86，ε≤0.09。

弹簧卡8上装有钡—钛消气剂，它蒸散在抽真空封口一端的外管内表面上，象镜面一样，能在运行时吸收集热管内释放的微量气体，保证外管1、内管2之间所形成的真空密闭空间的真空度。

本实施例的内管2用厚度为0.5毫米不锈钢制成，所以内管2其波纹管表面的曲率变化、热胀冷缩引起轴向伸缩量及线膨胀系数都较大，因而管壁的变形量大，如有少量水垢也会因这种管壁较大幅度的变形而脱落，达到内管自洁，为此解决了真空管的结垢后难以清除的问题。

本实施例的内管2采用波纹形式，这样流体在低速下即受到强烈扰动，达到湍流状态，一方面有着全面的冲刷作用，使介质沉淀机会少，结垢比较困难，解决了真空管的集热器易结垢的问题，另一方面提高了管内外传热系数。同时内管的波纹形式使吸收热面积增大，热效率提高。

采用不锈钢制作内管，尤其壁厚较薄其优点还在于，热传导快、热效率高，同时还重量轻，不易损坏，外壁涂层容易，其经济效益、使用寿命等都优于玻璃管。

Claims (6)

1.高效无结垢防漏管型太阳能集热器，包括一端封闭的外管和一端封闭管壁为波纹状的内管，其特征在于所述内管用金属材料制成，外管和内管的一端通过熔封烧结进行连接，以在外管和内管之间形成一真空密闭的空间。

2.根据权利要求1所述的高效无结垢防漏管型太阳能集热器，其特征在于所述内管封闭端其外壁上卡接一弹簧卡，该弹簧卡外缘抵触在所述外管的内壁上，并可随内管的伸缩而在外管的内壁上滑移。

3.根据权利要求2所述的高效无结垢防漏管型太阳能集热器，其特征在于所述弹簧卡的外层设有阻热材料，或弹簧卡与内管壁的卡接处和与外管壁的抵触处设置有阻热材料，阻热材料可以是耐热橡胶或是聚氨酯或石棉。

4.根据权利要求2所述的高效无结垢防漏管型太阳能集热器，其特征在于所述弹簧卡上装有消气剂。

5.根据权利要求1所述的高效无结垢防漏管型太阳能集热器，其特征在于所述内管的管壁小于1毫米。

6.根据权利要求1所述的高效无结垢防漏管型太阳能集热器，其特征在于所述内管的外壁上镀有一层吸收亚光的涂层。

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