一种双层梯级集热管及槽式太阳能集热器制造技术

本发明专利技术公开了一种双层梯级集热管及槽式太阳能集热器，双层梯级集热管包括水平设置的透明玻璃外管、集热外管和集热内管，集热外管套设在透明玻璃外管内，集热内管套设在集热外管内，且集热内管的上端与集热外管的上端相互贴合，且集热外管内部位于集热内管的下方沿周向间隔设有多根用以强化换热的直肋片，且直肋片的两端与集热外管的两端齐平，集热外管和集热内管分别用以供传热流体流过，且集热外管内的传热流体的沸点大于集热内管内传热流体的沸点，其可尽可能的降低了高温传热流体的向环境的热量损耗，同时还充分利用冷壁面的热能，实现太阳能高、低温梯级集热。低温梯级集热。低温梯级集热。

【技术实现步骤摘要】
一种双层梯级集热管及槽式太阳能集热器


[0001]本专利技术属于太阳能集热器领域，尤其涉及一种双层梯级集热管及槽式太阳能集热器。

技术介绍

[0002]槽式集热器是最成熟的太阳能聚光技术之一，具有可靠性高、应用广泛、易于与其他可再生能源结合等优点。由于槽式集热器的聚光特性，绝大部分的太阳辐射被聚集到集热管的下表面，而集热管的上表面接收正常强度的太阳辐射，从而形成高度非均匀热流分布，这将形成非常高的圆周温度梯度以及导致吸收管局部温度过高。采用强化传热技术是解决传统光滑集热管效能低下和运行安全问题的重要手段，而槽式集热器强化传热的技术主要有两种：一种是基于换热管表面的强化传热技术，如纵向涡发生器、对称和非对称外凸波纹管、翅片、正弦管、倾斜弯曲扭曲折流板和螺旋波纹管等；另一种是基于管内流体的强化传热技术，如扭带(波浪扭带、螺旋扭带和百叶扭带等)、多孔板、多孔介质和锥形片等。传统的强化传热技术侧重于扰动流场以促进流体的均匀混合，进而增强传热，由于其成本低、易于制造和安装等优点，在实际应用中具有良好的潜力。然而，槽式集热管的上半表面接受到的热流密度很小，下半表面接受到的热流密度很大，传统的强化传热技术会使得靠近下半表面的热流体与靠近上半表面的冷流体充分混合，热流体冲刷上半区的冷壁面反而会增大热损失，进而降低集热性能。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种可充分利用太阳能并降低热损耗的双层梯级集热管。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种双层梯级集热管，包括水平设置的透明玻璃外管、集热外管和集热内管，所述集热外管套设在所述透明玻璃外管内，所述集热内管套设在所述集热外管内，且所述集热内管的上端与所述集热外管的上端相互贴合，且所述集热外管内部位于所述集热内管的下方沿周向间隔设有多根用以强化换热的直肋片，且所述直肋片的两端与集热外管的两端齐平，所述集热外管和集热内管分别用以供传热流体流过，且所述集热外管内的传热流体的沸点大于所述集热内管内传热流体的沸点。
[0005]上述技术方案的有益效果在于：如此可由集热内管内通入海水或盐水类的低温传热流体，而集热外管内通入传热油类的高温传热流体，此时集热内管内的低温传热流体直接利用集热外管上端直接太阳光辐照的热能进行加热，而集热外管内的高温传热流体利用下方聚焦反射来的太阳光辐照进行加热(此时集热外管的上部可以视为冷壁面)，而集热内管可以减小高温传热流体与集热外管冷壁面的接触面积，从而尽可能的降低了高温传热流体的热量损耗，同时还充分利用冷壁面的热能。
[0006]上述技术方案中所述集热外管的内径为D，所述集热内管的外径为d,所述D≥2d。
[0007]上述技术方案的有益效果在于：如此可减小集热内管对集热外管内高温传热流体
的流量影响。
[0008]上述技术方案中所述集热内管的两侧均沿其长度凸设有翼形外缘，且所述翼形外缘的上端均与所述集热外管的上端内壁贴合。
[0009]上述技术方案的有益效果在于：如此可进一步的减小高温传热流体与冷壁面的接触面积，从而进一步的降低高温传热流体的热损耗。
[0010]上述技术方案中所述翼形外缘和集热内管一体成型。
[0011]上述技术方案的有益效果在于：如此使得翼形外缘和集热内管在集热外管内安装更加方便。
[0012]上述技术方案中两个所述翼形外缘对应的圆心角为α，且所述α＜180
°
。
[0013]上述技术方案的有益效果在于：如此可避免集热外管内高温传热流体的流动阻力过大。
[0014]上述技术方案中所述直肋片的根数设有4
‑
6根。
[0015]上述技术方案的有益效果在于：如此可提高高温传热流体与集热外管下部的传热效率。
[0016]上述技术方案中相邻两根所述直肋片对应的圆心角为35
°‑
50
°
。
[0017]上述技术方案的有益效果在于：如此可避免直肋片影响集热外管内高温传热流体的流动。
[0018]上述技术方案中相邻两根所述直肋片对应的圆心角为45
°
。
[0019]上述技术方案的有益效果在于：如此使得其高温传热流体的传热效率与流动性能均适中。
[0020]上述技术方案中所述集热内管和翼形外缘的导热系数为λ，其中λ≤0.2W/(m
·
K)。
[0021]上述技术方案的有益效果在于：如此可进一步的降低高温传热流体与冷壁面以及低温传热流体之间的热交换。
[0022]本专利技术的目的之二在于提供一种结构简单，且热能利用效率高的槽式太阳能集热器。
[0023]本专利技术的另一技术方案如下：一种槽式太阳能集热器，包括如上所述的双层梯级集热管。
[0024]上述技术方案的有益效果在于：如此可对太阳能进行更加充分利用，同时对不同梯级的热能作不同的用途。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例所述双层梯级集热管的结构简图；
[0026]图2为本专利技术实施例所述双层梯级集热管截面图；
[0027]图3为本专利技术实施例所述槽式太阳能集热器的结构简图；
[0028]图4为本专利技术实施例1所述双层梯级集热管截面图；
[0029]图5为本专利技术实施例1和对照例的努谢尔数Nu和摩擦系数f随体积流量V变化图；
[0030]图6为本专利技术实施例1和对照例的管壁最高温度T
max
和集热效率η随体积流量V变化图；
[0031]图7为本专利技术实施例1和对照例的努谢尔数Nu和摩擦系数f随太阳辐射强度DNI变
化图
[0032]图8为本专利技术实施例1和对照例的管壁最高温度T
max
和集热效率η随太阳辐射强度DNI变化图。
[0033]图中：1双层梯级集热管、11透明玻璃外管、12集热外管、121直肋片、13集热内管、131翼形外缘、2槽式聚光反射器。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0035]如图1和图2所示，本实施例提供了一种双层梯级集热管，包括水平设置的透明玻璃外管11、集热外管12和集热内管13，所述集热外管12套设在所述透明玻璃外管11内，所述集热内管13套设在所述集热外管12内，且所述集热内管13的上端与所述集热外管12的上端相互贴合，且所述集热外管12内部位于所述集热内管13的下方沿周向间隔设有多根用以强化换热的直肋片121，且所述直肋片121的两端与集热外管12的两端齐平，所述集热外管12和集热内管13分别用以供传热流体流过，且所述集热外管12内的传热流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层梯级集热管，其特征在于，包括水平设置的透明玻璃外管(11)、集热外管(12)和集热内管(13)，所述集热外管(12)套设在所述透明玻璃外管(11)内，所述集热内管(13)套设在所述集热外管(12)内，且所述集热内管(13)的上端与所述集热外管(12)的上端相互贴合，且所述集热外管(12)内部位于所述集热内管(13)的下方沿周向间隔设有多根用以强化换热的直肋片(121)，且所述直肋片(121)的两端与集热外管(12)的两端齐平，所述集热外管(12)和集热内管(13)分别用以供传热流体流过，且所述集热外管(12)内的传热流体的沸点大于所述集热内管(13)内传热流体的沸点。2.根据权利要求1所述的双层梯级集热管，其特征在于，所述集热外管(12)的内径为D，所述集热内管(13)的外径为d,所述D≥2d。3.根据权利要求2所述的双层梯级集热管，其特征在于，所述集热内管(13)的两侧均沿其长度凸设有翼形外缘(131)，且所述翼形外缘(131)的上端均与所述集热外管(12)的上端内壁贴合。4.根据权利要求3所述的双层梯级集...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，陈林根，黄璐，谢尚珍，任葶葶，戈延林，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：