一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管制造技术

本发明专利技术公开了一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管，所述真空集热管包括：金属吸热管，两端通过波纹管与玻璃罩管封接，金属吸热管与玻璃罩管之间呈真空状态；排气口，设于玻璃罩管的一端，用于抽取金属吸热管与玻璃罩管之间的空气；吸气剂，置于金属吸热管与玻璃罩管之间；选择性吸收涂层，覆于金属吸热管的外表面；内插棒，置于金属吸热管的内部；锁定装置，设于内插棒的两端，用于固定内插棒与金属吸热管之间的相对位置。本发明专利技术内插棒可以将传热流体从温度较低、流速较大的金属吸热管中心挤向温度较高的金属吸热管内壁，增加近壁面区域流速和扰动，达到强化换热的效果。此外内插棒还可减小金属吸热管受热弯曲，提高集热管的可靠性。

Trough type solar vacuum heat collecting tube with inserted rod

The present invention discloses a belt inserted rod groove type solar vacuum tube, comprising a vacuum tube metal heat absorption pipe, and both ends of the glass pipe through the sealing bellows, metal heat absorbing pipe is vacuum tube and glass cover; a glass cover is arranged on the outlet end of the tube, used for metal extraction heat pipe between the air and the glass cover; a metal getter, heat pipe and glass tube; selective absorbing coating, coated on the outer surface of the metal tube; inserted rod, inside the metal heat absorbing tube; the locking device on two ends of the inserted rod, for relative position is inserted between the rod and the metal the heat absorbing tube fixed inside. The invention can be inserted rod metal heat pipe inner wall heat transfer fluid from the lower temperature, flow rate of metal heat absorbing larger tube center pushed to a higher temperature, increasing the wall velocity and the disturbance, achieve the effect of heat transfer enhancement. In addition, the inserting rod can also reduce the bending of the heat absorbing tube of the metal and improve the reliability of the heat collecting tube.

【技术实现步骤摘要】
一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管
本专利技术属于集热器件领域，尤其涉及一种槽式太阳能真空集热管。
技术介绍
在太阳能热发电及太阳能高温热利用系统中，塔式、抛物面槽式、菲涅尔式等各种点聚焦或线聚焦聚光系统都能产生几十千瓦每平米到上千千瓦每平米的极高热流，而上述聚光方式投射在吸热器集热管吸热表面上的瞬态能流分布往往是单侧分布，因此超高热流在时空上的分布极不均匀。目前的槽式太阳能热利用系统中，所使用的真空集热管均是光滑无缝钢管，管内没有强化换热措施。相比常规换热器中吸热管均匀受热的特点而言，目前使用的真空集热管内的流动换热很不充分，换热性能极差，同时极易在真空集热管中形成极大的温度梯度，容易造成如下几类故障：一，真空集热管的金属吸热管材料超温引发机械强度、抗腐蚀性能下降，进而发生金属吸热管破损渗漏；二，真空集热管内的传热流体超温引发导热油结焦或熔融盐分解劣化；三，真空集热管内温度梯度过大，引发金属吸热管过度弯曲变形，进而触碰玻璃罩管，玻璃罩管在极高热应力或在有风吹过震颤过程中敲击金属吸热管发生破碎，进而导致真空集热管中的真空失效，热损失激增。对真空集热管的改进需要考虑如下因素：第一，真空集热管的加工工艺中，需要涉及耐高温选择性吸收涂层的镀膜、金属与玻璃封接、抽真空及真空维护等环节。第二，真空集热管内还涉及到传热流体排空的需求，如果传热流体是熔融盐，还涉及到熔融盐在排空失败，在真空集热管内发生熔融盐冻堵时，管内固态熔融盐需要再度熔化成液态的问题。所以比较可行的改进方式，是在不改变目前真空集热管外形特征的前提下，在管内进行适度改进。中国专利技术专利CN102425867A提出一种带有单侧内翅片的槽式太阳能真空集热管，在金属吸热管吸收聚焦太阳能一侧的内表面设置内翅片，内翅片与金属管集成为一体，通过内翅片的肋片效应，借此实现增大换热面积，实现强化换热的效果。同时内翅片还可以提高集热管的抗弯强度。但是制造具有一体化内翅片的无缝钢管需要特殊的金属管加工工艺。中国专利技术专利CN101363664公布了一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器，在接收聚光热流一侧的金属吸热管的内管壁设置向管内凸起或凹进的不连续多纵窝发生器，强化管内换热。但是该措施对于提高真空集热管的整体抗弯强度没有作用，特别是凹进去的多纵窝结构，甚至会降低真空集热管的抗弯性能。中国专利技术专利CN105115175A公布了一种内插管对流型高效低热损太阳能热水器。内插管在全玻璃真空管内形成内进外出的流动通道，换热流体从内插管流入全玻璃真空集热管，参与换热。其结构、功能及应用场合与本专利技术不同。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术换热性能和机械强度低下，以及改进结构后引发制造工艺复杂、可靠性低和成本高的缺点，提出一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管。本专利技术结构简单，能够合理的强化换热、有效避免金属吸热管和传热流体运行中出现的超温现象、增加真空集热管的机械性能特别是抗弯强度、提高真空集热管的整体可靠性，有效提高槽式真空集热管在槽式太阳能热发电系统或太阳能高温热利用系统中的传热性能和机械性能。本专利技术的技术方案如下：一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管，包括：波纹管1、吸气剂2、排气口3、玻璃罩管4、金属吸热管5、内插棒6、选择性吸收涂层8、金属与玻璃封接9和锁定装置10，其中：所述金属吸热管5两端通过波纹管1与玻璃罩管4封接，其中，金属吸热管5与玻璃罩管4之间呈真空状态；所述吸气剂2置于金属吸热管5与玻璃罩管4之间，用于维持金属吸热管5与玻璃罩管4之间的真空状态；所述排气口3设于所述玻璃罩管4的一端，用于抽取金属吸热管5与玻璃罩管4之间的空气，形成真空状态；所述金属吸热管5的外表面覆有选择性吸收涂层8；所述内插棒6置于所述金属吸热管5的内部；所述锁定装置10设于内插棒6的两端，与内插棒6固定连接，用于固定内插棒6与金属吸热管5之间的相对位置。可选地，所述内插棒6是实心棒或空心管。可选地，所述内插棒6的横截面为圆形、椭圆形或多边形，所述内插棒6的横截面沿内插棒6轴向一致或大小缩放。可选地，所述内插棒6的外表面光滑或设有扰流结构。可选地，所述锁定装置10包括多个第一支柱11和环箍12，其中：所述环箍12与内插棒6的外表面固定连接；所述多个第一支柱11呈辐射状装设于环箍12的外表面，其一端与环箍12固定连接，另一端与金属吸热管5的内表面连接。可选地，每个第一支柱11的长度固定，不同第一支柱11的长度相等或不相等，或者每个第一支柱11的长度可调。可选地，还包括支撑装置7，所述支撑装置7设置在内插棒6的外侧，处于内插棒6与金属吸热管5之间，用于控制调节内插棒6与金属吸热管5之间的间隙，以确定内插棒6在金属吸热管5内的装配状态。可选地，所述内插棒6在金属吸热管5内的装配状态包括但不限于：内插棒6在金属吸热管5内向下偏心装配、内插棒6与金属吸热管5同轴装配以及内插棒6在金属吸热管5内向上偏心装配。可选地，所述支撑装置7包括多个第二支柱15、环箍12和多个耐高温球14，其中：所述环箍12与内插棒6的外表面固定连接；所述多个第二支柱15呈辐射状装设于环箍12的外表面，其一端与环箍12固定连接，另一端与金属吸热管5的内表面连接，以确定内插棒6与金属吸热管5之间的位置关系；所述耐高温球14分别安装在所述第二支柱15的另一端。可选地，每个第二支柱15的长度固定，不同第二支柱15的长度相等或不相等，或者每个第二支柱15的长度可调。本专利技术真空集热管的金属吸热管在受到非均匀高密度热流时，产生高温，且温度场非均匀分布，周向直接受热一侧温度高，另一侧温度低，形成较大温度梯度，产生热应力和热变形。传热流体流经金属吸热管内部，与金属吸热管换热。受流动边界层影响，无内插棒的金属吸热管内壁面附近传热流体的流速低，靠近金属吸热管中心位置传热流体的流速高。在相同加热热流和相同质量流量情况下，金属吸热管中有插入内插棒时，由于流入金属吸热管的传热流体受内插棒挤压，离开金属吸热管的轴线中心区域，被推向靠近金属吸热管的内壁面，低温流体在靠近受热的金属吸热管内壁面区域快速流动，从而实现了强化换热的效果；内插棒表面刻有螺纹，或设置不连续螺旋肋，或内插棒的横截面沿内插棒的轴向缩放变化，均可以增加传热流体流动过程中的扰动，进一步提高强化换热效果。此外，由于内插棒仅仅受到传热流体的换热，温度相对较低且温度梯度较小，因此刚性较好，通过支撑装置作用于金属吸热管，可以有效减小金属吸热管的热变形弯曲。综上，本专利技术带内插棒的槽式太阳能真空集热管，无需改变现有槽式真空集热管的外形结构和加工工艺，加工简单，制造成本低廉。本专利技术可以通过支撑装置调节内插棒在金属吸热管内的向下偏心、同轴或向上偏心，有效降低金属吸热管和传热流体温度梯度，提高传热流体出口温度，实现高效传热，稳定工作，使用方便的技术效果。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的带内插棒的槽式太阳能真空集热管的结构示意图；图2是根据本专利技术一实施例的锁定装置的结构示意图；图3是根据本专利技术一实施例的支撑装置的结构示意图；图4是根据本专利技术一实施例的内插棒在金属吸热管内向下偏心装配的槽式太阳能真空集热管横截面示意图；图5是根据本专利技术一实施例的内插棒与金属吸热管同轴装配的槽式太阳能真空集热管横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述槽式太阳能真空集热管包括：波纹管(1)、吸气剂(2)、排气口(3)、玻璃罩管(4)、金属吸热管(5)、内插棒(6)、选择性吸收涂层(8)、金属与玻璃封接(9)和锁定装置(10)，其中：所述金属吸热管(5)两端通过波纹管(1)与玻璃罩管(4)封接，其中，金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间呈真空状态；所述排气口(3)设于所述玻璃罩管(4)的一端，用于抽取金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间的空气，形成真空状态；所述吸气剂(2)置于所述金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间，用于维持金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间的真空状态；所述金属吸热管(5)的外表面覆有选择性吸收涂层(8)；所述内插棒(6)置于所述金属吸热管(5)的内部；所述锁定装置(10)设于内插棒(6)的两端，与内插棒(6)固定连接，用于固定内插棒(6)与金属吸热管(5)之间的相对位置。

【技术特征摘要】
1.一种带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述槽式太阳能真空集热管包括：波纹管(1)、吸气剂(2)、排气口(3)、玻璃罩管(4)、金属吸热管(5)、内插棒(6)、选择性吸收涂层(8)、金属与玻璃封接(9)和锁定装置(10)，其中：所述金属吸热管(5)两端通过波纹管(1)与玻璃罩管(4)封接，其中，金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间呈真空状态；所述排气口(3)设于所述玻璃罩管(4)的一端，用于抽取金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间的空气，形成真空状态；所述吸气剂(2)置于所述金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间，用于维持金属吸热管(5)与玻璃罩管(4)之间的真空状态；所述金属吸热管(5)的外表面覆有选择性吸收涂层(8)；所述内插棒(6)置于所述金属吸热管(5)的内部；所述锁定装置(10)设于内插棒(6)的两端，与内插棒(6)固定连接，用于固定内插棒(6)与金属吸热管(5)之间的相对位置。2.根据权利要求1所述的带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述内插棒(6)是实心棒或空心管。3.根据权利要求2所述的带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述内插棒(6)的横截面为圆形、椭圆形或多边形，所述内插棒(6)的横截面沿内插棒(6)的轴向一致或大小缩放。4.根据权利要求1所述的带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述内插棒(6)的外表面光滑或设有扰流结构。5.根据权利要求1所述的带内插棒的槽式太阳能真空集热管，其特征在于，所述锁定装置(10)包括多个第一支柱(11)和环箍(12)，其中：所述环箍(12)与内插棒(6)的外表面固定连接；所述多个第一支柱(11)呈辐射状装设于环...

【专利技术属性】
技术研发人员：常毅，
申请(专利权)人：常毅，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15