玻璃-波纹管高真空密封太阳能集热靶制造技术

本实用新型专利技术提供一种真空密封高性能太阳能集热靶，属于太阳能技术领域。主要由金属波纹管和高透过率耐高温玻璃管共同加工而成。采用该设备用于收集聚焦的太阳光束所释放的辐射能，使其转变为高温热能。由于采用真空密封，其热损能够有效缩减70%以上，管内流体传热膜系数与槽式对比提高20%以上，性能优于其它形式集热器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

玻璃-波纹管高真空密封太阳能集热靶
本技术属于太阳能热利用
，尤其涉及一种玻璃-波纹管高真空密封 的太阳能集热靶。
技术介绍
与本技术相关的现有技术可参考PCT公开专利申请W096/12918所示，其所揭 示的太阳能集热接受装置能够接收特别高温甚至达到1500°C的集中光线。太阳能接受器 为容积式，通常有一个空心壳体，壳体由透光窗覆盖，形成密封的吸收装置腔体，腔体可以 容纳与吸收装置直接接触的工作液或化学反应混合物。当工作液或反应混合物流过吸收装 置腔体时，从吸收装置上吸收热量将其传送到接收器外面或用于进行化学反应。此种结构 的不足之处在于第一，被集中的光线大部分从窗口射入被吸收装置吸收，但光线首先要穿 过工作液，根据黑体辐射理论，如果工作液体具有高反射性，相当一部分光线被反射回大气 中，造成整体效率不高。第二，腔体结构导致工作液体流动缓慢，甚至部分出现死角情况，在 与吸收装置换热时的传热系数不理想，对于有机流体存在过热焦炭化的风险。第三，工作液 从腔内流过，外壳温度过高，没有做特殊处理，热损失很大。第四，透光窗一方面使光线透过 进入腔内，另一方面需要承受腔内流体的压力，常规商业产品石英尺寸受到了限制，必须专 门定做，无疑增大了成本投入。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种太阳能集热靶，用以克服目前相关技术集热效率 低、成本高的缺陷。其热损能够有效缩减70%以上，管内流体传热膜系数与槽式对比提高 20%以上，性能优于其它形式集热器。集热靶由内管为涂选择性吸收高温漆的金属波纹管与外管为高透过滤耐热玻璃 共同热加工缠绕成螺旋半圆锥腔体。两端进行金属和玻璃封接，并抽真空、放置吸气剂。腔 体顶部倒立放置由高透过率耐热玻璃加工而成用于密闭腔体空洞，实现光束二次反射进行 能量分配的小圆锥。小圆锥内表面依次镀反射效果良好的反射膜以及防氧化腐蚀保护膜， 并在小圆锥内紧贴再嵌套一尺寸略小的圆锥或镀一薄层陶瓷膜，有效隔离金属层与氧的接 触，切断氧化路径，延长使用寿命。小圆锥也可以采用高漫反射率的陶瓷材料进行制备。为 了防止波纹管与玻璃弯制过程以及成型后波纹管与玻璃有接触影响绝热效果，在弯制前需 要安放一些石英环形开口支撑片。由于金属波纹管与玻璃管的尺寸差异，波纹管表现为非 紧密缠绕，会导致部分聚焦光线从中间透过，因此在紧密缠绕玻璃腔体集热靶外侧再套上 高漫反射率的陶瓷锥形套或者直接在耐高温玻璃管上先后镀反射膜和多层保护膜，通过二 次反射光能被吸收。由于采用耐压性好但相对管径小且较薄的波纹管，以及螺旋缠绕形成 腔体的原因，热媒质在集热靶内流动呈现非常好的强制湍流状态，传热膜系数较槽式系统 有大幅度提闻。可选的，上述选择性吸收高温漆可为镀黑铬、黑镍、黑钴以及硅基耐高温漆。可选的，上述高透过滤耐热玻璃材料可以是高纯石英玻璃或者是高硼硅3. 3玻3 ο可选的，上述金属和玻璃封接方式为热压式或匹配封接。可选的，上述反射膜可以为高反射性的镀银膜或铝膜。可选的，上述保护膜可以为镀铜膜、铬膜、镍膜以及上述复合膜。可选的，上述热媒质可以为熔盐、导热油及液态金属。由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本技术具有热媒质流动传热膜系数大、整体集热效率高、热损失小等优点。附图说明图1为玻璃-波纹管高真空密封太阳能集热靶示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。如图1所示，一种玻璃-波纹管高真空密封 的太阳能集热靶是通过对内管为涂选择性吸收高温涂层(以硅基耐高温漆为例)4的金属波纹管I与外管为高透过滤耐热玻璃管 (以高硼硅3. 3玻璃为例)2共同热加工缠绕成螺旋半圆锥腔体。为了获得上述产品，首先需要根据集热靶的加工尺寸计算选择适宜长度和尺寸规格的金属波纹管I和高硼硅3. 3玻璃管2。在金属波纹管I的两端即集热靶的出口 10和入口 9焊接用于与玻璃管密封的不锈钢短管。短管上每隔一定距离开深度为O. 5mm的凹槽， 用来加强玻璃与金属密封时的连接强度。在金属波纹管I上喷涂上硅基耐高温漆4，然后对其进行加热固化处理。在金属波纹管I每相隔一段距离套上事先准备好的支撑片7，防止金属波纹管I和高硼硅3. 3玻璃2相互接触而影响绝热效果。然后将金属波纹管I套入直的高硼硅3. 3玻璃管2内，借助高硼硅高温导电物性将其与波纹管在模具上进行紧密缠绕，形成半圆锥形空腔。在加工时注意将出口 10和入口 9在最后集中在一起，方便进行与其它管路连接。然后将吸气剂6放入玻璃管2与金属波纹管I夹层内固定位置，再进行匹配密封或者热压密封，在真空嘴8处抽真空。对玻璃进行加热进行缠绕以及密封处理时会存在大量的残余应力，因此需要进行热处理消除应力，否则在高温光束照射下会由于应力不均问题发生炸裂。另外需要对圆锥内腔玻璃进行处理，镀上增透膜11，提高光的透射能力。虽然外管玻璃管2进行了紧密缠绕，但由于内外管间的间隙，当光线照射时仍有部分光线从间隙泻出，因此在集热靶玻璃空腔部分外表面镀上一定厚度高反射性的银膜或者铝膜5，然后第二层镀上铜膜，一方面起到保护膜的作用，另一方面起到过渡层加固作用，使第三层镀铬膜能够很好的沉积在集热靶上不易脱落而起到防腐保护作用。在集热靶顶部的空腔会导致射入的光线从中穿过，因此在此安装一倒立放置的反光锥3，该锥体可由高硼硅3. 3玻璃或者高纯石英材料加工而成，在反光锥3的尾部需要加工成玻璃法兰形状以方便与集热靶安装。在反光锥3外表面首先镀上银膜或铝膜5，然后再依次镀上铜膜和铬膜，最后用以略小的反光锥嵌套进去或者镀上一层陶瓷膜，使金属膜与空气隔绝减缓氧化，提高使用寿命。另外，该集热靶在使用时根据需要可选择性的在外面安装一保护罩。通过上面所述的采用金属波纹管以及盘成螺旋圆锥空腔的措施能够产生强制对流的效果，在一定程度上提高了管内传热媒质的传热膜系统。在金属波纹管I外部涂上选 择性吸收高温漆4能够促使射在金属表面的绝大部分光能被吸收而少部分反射出去。管状 物以及波纹管形式具有好的耐压性，因此该技术中设计流体在管内流动的方式其耐压 性要好于专利W096/12918所述流体在腔内流动方式的耐压性。采用真空密封的方式一方 面对选择性吸收高温涂层4起到保护作用，更重要的是消除了传热通道，热损大为缩减。通 过对反光锥3和集热靶玻璃空腔外部镀反射膜5的方法有效的进行光线的二次反射，避免 使光线泻出到集热靶外部的空气当中而影响整体集热效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在于：由内管为喷涂选择性吸收高温涂层的金属波纹管与外管为高透过率耐高温玻璃管共同热加工缠绕成螺旋半圆锥腔体。

【技术特征摘要】
1.一种真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在于由内管为喷涂选择性吸收高温涂层的金属波纹管与外管为高透过率耐高温玻璃管共同热加工缠绕成螺旋半圆锥腔体。2.根据权利要求1所述的真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在于集热管选择不锈钢金属波纹管。3.根据权利要求1所述的真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在于集热管外套上高透过率耐高温玻璃管，两者通过热压进行密封，抽真空，并放置吸气剂，使设备长时间保持闻真空状态。4.根据权利要求1所述的真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在于集热用金属波纹管和外部进行真空密封的高透过率耐高温玻璃管共同缠绕成螺旋半圆锥腔体。5.根据权利要求1所述的真空密封高性能太阳能集热靶，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝群英，
申请(专利权)人：祝群英，
类型：实用新型
国别省市：