CN202403425U - 一种新型真空管太阳能热管集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型真空管太阳能热管集热器，属于太阳能利用技术领域。本装置由太阳能真空管、热管、密封塞和管道组件构成。热管装在太阳能真空集热管内，热管一侧涂有选择性吸收涂层，真空管顶端用密封塞与热管密封连接，热管上端插入管道组件上的平行套管内。本装置将集热和加热功能一体化，因此相比于一般的太阳能真空管集热器，能更好的吸收太阳能。热管冷端的Ⅱ字形具有套管结构的管道组件能强化换热，提高集热器效率。此外，本装置还具有重量轻、可模块化自由组合、安装方便、启动较快、防冻能力强、传热性能好、防结垢、使用可靠、承压高和热损失小及寿命长等优点。

Description

一种新型真空管太阳能热管集热器

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热器，特别是一种新型真空管太阳能热管集热器，属于太阳能利用技术领域。 

背景技术

太阳的辐射功率达3.8 x 1023 kW，其中，约1.08x 1014 kW辐射到地球表面。据估算，太阳在一月之内辐射到地球上的能量，可抵地球上包括石化燃料、原子能等在内的所有不可再生能源总储量的10倍之多，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。我国属太阳能资源相当丰富的国家，国土面积的2/3地区年日照时数大于2200h，单位面积太阳能辐射总量高于5016MJ/m2。开发和利用资源丰富、分布范围极广的太阳能，在给人类提供清洁能源的同时，还能达到零污染及零排放的要求，能极大地加速和促进我国节能减排目标的实现。 

太阳能的利用方法是多种多样的，但目前而言，对太阳能辐射的直接热利用是最简单和高效的方式。热管作为一种高效的传热元件，问世以来便得到了迅速的发展，在许多领域中得到了广泛应用。把太阳能真空管和热管相结合组成太阳能真空热管便汇集了两者的优点与一体，太阳能真空热管由于结合了真空管和热管的各自优点，因此它具有防冻能力强、启动快、传热性能好、防结垢、使用可靠、承压高和热损失小等特点。 

发明内容

本实用新型提供一种结构新颖、热效率高的新型真空管太阳能热管集热器，以解决太阳能集热器启动慢，传染性能差，寿命短等问题。 

本实用新型的技术方案是：一种新型真空管太阳能热管集热器，由太阳能真空管1、热管3、密封塞4、管道组件5构成。热管3装在太阳能真空管1内，热管3朝向太阳一侧电镀或涂有一层或多层抗氧化的选择性吸收涂层，真空管顶端用密封塞4与热管3密封连接。热管3上端通过管道组件5下集管的管孔插入管道组件5上的平行套管内。密封塞4为经过防火处理的防火软木塞或耐高温具有密封效果的金属塞、陶瓷塞和玻璃等。热管3两侧装有翅片2，翅片2朝向太阳一侧电镀或涂有一层或多层抗氧化的选择性吸收涂层。太阳能真空管1为取消涂层的透平真空管。密封塞4中心钻孔，以便于热管3穿过。管道组件5由上下两集管，均匀分布于两集管间的一个或多个平行套管组成，下集管带有一个或多个管孔。热管3中工作流体根据工作温度范围可用水、乙醇、甲醇、丙酮等及其混合物。 

本实用新型的工作原理为：太阳辐射透过真空玻璃管，照射到热管和翅片，被选择性涂层吸收，温度上升，同时热量传递给热管热端（蒸发段），热管内工质吸收热量沸腾蒸发，在压差的作用下，气态的热管工质被压送到热管冷端（冷凝端）；气态工质在冷端放热凝结，把热量传递给热管外侧的被加热流体，同时在重力作用下，凝结液顺着热管内壁返流至热管底部（热端），完成一个循环。 

本集热器采用真空管和热管相结合的结构，使本集热器同时具有真空管与热管两者的优点，真空管减少了热管热端热损失，采用热管元件则增大了装置的承压、抗冻等能力，减少了集热器的热容量，集热器的启动时间缩短。选择性涂层涂在热管热端外套管外壁及翅片上，可充分吸收太阳能，同时降低真空管玻璃的运行温度。另外，热管冷端的井字形具有套管结构的管道组件能强化换热，可提高集热器效率。本实用新型由于采用上述结构设计，与普通太阳能集热器相比，具有启动较快、防冻能力强、传热性能好、防结垢、使用可靠、承压高和热损失小及寿命长等显著优点。 

本实用新型的有益效果是: 

(1)装置由于采用热管作为传热部件，因此装置承压能力高，适用于被加热流体带压的应用场合；

(2)安全性能好，解决了全玻璃真空管夏天热爆和冬天冷爆的问题，在外界环境恶劣的情况下也能正常运行；

(3)选择性吸收涂层涂在套管和翅片上，使得装置对太阳能辐射热量的吸收效果更好，同时可以使真空管玻璃的运行温度下降，在减少热损的同时，也延长了真空管的使用寿命。

(4) 热管冷端的井字形具有套管结构的管道组件能强化换热，可提高集热器效率，同时确保了被加热流体的均衡受热。 

附图说明

图1为本实用新型的主视图； 

图2为本实用新型太阳能真空管的剖视图；

图中各标号为：1：太阳能真空管、2：翅片、3：热管、4：密封塞、5：管道组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。 

实施列1：如图1-2所示，一种新型真空管太阳能热管集热器，由太阳能真空管1、热管3、密封塞4构成。热管3装在太阳能真空管1内，热管3朝向太阳一侧涂有一层抗氧化的选择性吸收涂层，真空管顶端用密封塞4与热管3密封连接。热管3上端通过管道组件5下集管的管孔插入管道组件5上的平行套管内。密封塞4为经过防火处理的防火软木塞。热管3两侧装有翅片2，翅片2朝向太阳一侧涂有一层抗氧化的选择性吸收涂层。太阳能真空管1为取消涂层的透平真空管。密封塞4中心钻孔。管道组件5由上下两集管，均匀分布于两集管间的五个平行套管组成，下集管带有五个管孔。热管3中工作流体采用水。 

本实用新型的工作原理为：太阳辐射透过真空玻璃管，照射到热管和翅片，被选择性涂层吸收，温度上升，同时热量传递给热管热端（蒸发段），热管内工质吸收热量沸腾蒸发，在压差的作用下，气态的热管工质被压送到热管冷端（冷凝端）；气态工质在冷端放热凝结，把热量传递给热管外侧的被加热流体，同时在重力作用下，凝结液顺着热管内壁返流至热管底部（热端），完成一个循环。 

本集热器采用真空管和热管相结合的结构，使本集热器同时具有真空管与热管两者的优点，真空管减少了热管热端热损失，采用热管元件则增大了装置的承压、抗冻等能力，减少了集热器的热容量，集热器的启动时间缩短。热管热端外侧加一带蓄热材料的套管，使装置在加热的同时具有蓄热功能。选择性涂层涂在热管热端外套管外壁及翅片上，可充分吸收太阳能，同时降低真空管玻璃的运行温度。另外，热管冷端的井字形具有套管结构的管道组件能强化换热，可提高集热器效率。本实用新型由于采用上述结构设计，与普通太阳能集热器相比，具有可蓄热、启动较快、防冻能力强、传热性能好、防结垢、使用可靠、承压高和热损失小及寿命长等显著优点。 

实施列2：如图1-2所示，一种新型真空管太阳能热管集热器，由太阳能真空管1、热管3、密封塞4构成。热管3装在太阳能真空管1内，热管3朝向太阳一侧电镀二层抗氧化的选择性吸收涂层，真空管顶端用密封塞4与热管3密封连接。热管3上端通过管道组件5下集管的管孔插入管道组件5上的平行套管内。密封塞4为耐高温具有密封效果的金属塞。热管3两侧装有翅片2，翅片2朝向太阳一侧电镀二层抗氧化的选择性吸收涂层。太阳能真空管1为取消涂层的透平真空管。密封塞4中心钻孔。管道组件5由上下两集管，均匀分布于两集管间的七个平行套管组成，下集管带有七个管孔。热管3中工作流体采用乙醇与甲醇的混合物。 

Claims (5)

1.一种新型真空管太阳能热管集热器，其特征在于：该集热器由太阳能真空管（1）、热管（3）、密封塞（4）、管道组件（5）构成；热管（3）装在太阳能真空管（1）内，热管（3）一侧涂有选择性吸收涂层，真空管顶端用密封塞（4）与热管（3）密封连接，热管（3）上端插入管道组件（5）上的平行套管内。

2.根据权利要求1所述的一种新型真空管太阳能热管集热器，其特征在于：热管（3）两侧装有翅片（2），翅片（2）上涂有选择性吸收涂层。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型真空管太阳能热管集热器，其特征在于：太阳能真空管（1）为取消涂层的透平真空管。

4.根据权利要求1所述的一种新型真空管太阳能热管集热器，其特征在于：密封塞（4）中心钻孔。

5.根据权利要求1所述的一种新型真空管太阳能热管集热器，其特征在于：所述管道组件（5）由上下两集管，均匀分布于两集管间的一个或多个平行套管组成，下集管带有一个或多个管孔。

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