專利名稱：一種太陽能高溫集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到太陽能熱利用的設(shè)備，具體涉及到一種真空管太陽能高溫集熱
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背景技術(shù)：
隨著我國節(jié)能減排和建筑節(jié)能法律法規(guī)的實(shí)施，太陽能熱利用產(chǎn)品市場巨大。這 其中尤以太陽能熱水器為最，但是由于集熱技術(shù)限制，目前的太陽能集熱器生產(chǎn)的熱水水 溫基本低于80°C，處于低溫應(yīng)用范圍，只能滿足居民的一般需要。而今后太陽能光熱轉(zhuǎn)換領(lǐng) 域的發(fā)展重點(diǎn)就包括太陽能中高溫集熱儲熱技術(shù)開發(fā)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的示范應(yīng)用，目前太陽 能中高溫集熱技術(shù)還沒有在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到理想的推廣應(yīng)用，形成了市場空白，因此急 需開發(fā)新型中高溫集熱器，滿足市場需要。目前太陽能熱水器采用的集熱器中一般有平板集熱器、全玻璃真空管集熱器、玻 璃一金屬結(jié)構(gòu)太陽集熱管和熱管一真空管式集熱器，受集熱溫度的限制，前兩種集熱器一 般應(yīng)用低溫?zé)崴?，而且因結(jié)構(gòu)問題使得系統(tǒng)不能承壓、穩(wěn)定性差，熱效率較低。玻璃-金 屬結(jié)構(gòu)真空太陽集熱管集熱器是一根金屬管外同心地套上一根玻璃管，金屬管內(nèi)表面鍍選 擇性吸收涂層，金屬管和玻璃管之間抽真空，金屬管和玻璃管的兩端用軟金屬片和可伐金 屬熱封裝，該結(jié)構(gòu)與聚光板聯(lián)合使用后，集熱器溫度可以達(dá)到中高溫水平，但由于集熱金屬 管溫度升高后，其熱膨脹系數(shù)和玻璃管無法匹配，同時集熱管由于溫度不均勻也會產(chǎn)生各 種橈曲變形，導(dǎo)致玻璃管易受力破碎，這導(dǎo)致玻璃和金屬間的熱封裝問題成為這種結(jié)構(gòu)的 一個技術(shù)難點(diǎn)，目前還尚難解決，因此，此種結(jié)構(gòu)還不能用于中高溫集熱器長期實(shí)際運(yùn)行使 用。熱管-真空管集熱器是在金屬熱管(帶鋁羽)外同心套上一根全玻璃真空集熱管，熱 管-真空管結(jié)構(gòu)中的熱管冷凝段是一段管子，傳熱尺寸很小，被加熱水的需要在大容積的 水箱中流過熱管冷凝段外表面，在管外吸熱變成飽和蒸汽時的蒸發(fā)熱阻非常大，即使熱管 內(nèi)工質(zhì)的溫度很高，也無法將熱量有效的傳遞給被加熱的水，使熱效率不高。此外，此種形 式的熱管使用壽命較低，如何延長使用壽命還是一個技術(shù)瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，避免玻璃和金屬之間的熱封裝問題，提高集熱 器熱效率，提出一種太陽能高溫集熱器，該集熱器實(shí)現(xiàn)了玻璃真空管和金屬導(dǎo)管的無焊接 連接，既能承壓，還能提供熱水和高溫蒸氣供工農(nóng)業(yè)上長期穩(wěn)定的使用。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種太陽能高溫集熱器，主要由CPC聚光板、開放式熱管_真空管集熱管、豎式聯(lián) 箱、冷凝管和真空保溫瓶等零部件組成。其結(jié)構(gòu)特征是該熱水器裝有開放式熱管-真空管 集熱管，它由全玻璃真空集熱管和管內(nèi)插入的一根同心金屬熱管組成，為減小熱阻，熱管 外壁與玻璃內(nèi)管內(nèi)壁之間的間隙不能太大，根據(jù)全玻璃真空管內(nèi)徑大小一般間隙可設(shè)為 6-10mm,熱管管壁外部套上環(huán)形肋片以加強(qiáng)換熱，熱管底部用支架支撐，熱管與真空管之間的間隙填充傳導(dǎo)介質(zhì)，傳導(dǎo)介質(zhì)是甘油和石墨粉混合物，這種填充物和金屬肋片相結(jié)合可 以使玻璃管和熱管之間的導(dǎo)熱能力良好。真空管出口與熱管之間用硅膠保溫塞軟密封。為解決目前的熱管式太陽能熱水器冷凝段換熱面積過小和熱管壽命較短的問題， 本實(shí)用新型采用開放式熱管系統(tǒng)。集熱管中的熱管出口不封閉，而是直接與豎式聯(lián)箱連接 組成開放式熱管系統(tǒng)，冷凝管在聯(lián)箱內(nèi)可以U型也可以盤型配置，并能根據(jù)換熱效果調(diào)整 冷凝管尺寸，被加熱工質(zhì)水從冷凝管進(jìn)水口進(jìn)入冷凝管，從冷凝管出水口出來，水在冷凝管 內(nèi)流動，屬于管內(nèi)流動，傳熱面積可根據(jù)需要設(shè)計，可有效的解決蒸發(fā)熱阻大的瓶頸問題。 豎式聯(lián)箱必須配制成全承壓式，聯(lián)箱底部設(shè)有注水管、抽氣管和泄壓管，注水管和水閥相連 接，通過水閥控制進(jìn)入聯(lián)箱和熱管內(nèi)液體工質(zhì)的質(zhì)量，便液體工質(zhì)超過聯(lián)箱底部即可，抽氣 管和真空閥連接，通過真空閥對聯(lián)箱內(nèi)抽真空，泄壓管和安全閥連接，通過安全閥控制聯(lián)箱 內(nèi)壓力，保證熱管安全性。豎式聯(lián)箱外包裹保溫層，保溫層外面套上真空保溫瓶進(jìn)行保溫。熱管工質(zhì)可以為水或其它液體。數(shù)根開放式熱管_真空管集熱管和一個豎式聯(lián)箱以及CPC聚光板共同連用組成 了本實(shí)用新型的太陽能高溫集熱器，集熱管的數(shù)目可以是6-10根，每根集熱管外安裝1個 CPC聚光板，CPC聚光板是由具有CPC結(jié)構(gòu)型面的鋼板表面鋪設(shè)一層反光鋁箔形成，光反射 率高。在熱管中的液體工質(zhì)被加熱成飽和蒸汽進(jìn)入豎式聯(lián)箱，并通過豎式聯(lián)箱內(nèi)的冷凝管 加熱其中的被加熱工質(zhì)水，其本身被冷凝成飽和水在重力的作用下回到熱管中，而冷凝管 中的水被逐漸加熱，數(shù)個開放式熱管-真空管太陽能高溫承壓熱水器串聯(lián)使用，即可得到 高溫?zé)崴透邷卣羝?。本?shí)用新型解決了普通熱管冷凝段蒸發(fā)熱阻大的瓶頸，提高了換熱性能，利用真 空保溫瓶進(jìn)行保溫，有效增加集熱器的熱效率，獲得高溫輸出。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述


圖1是開放式熱管-真空管集熱管的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是豎式聯(lián)箱的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是太陽能高溫集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖其中1、開放式熱管-真空管集熱管，2、全玻璃真空集熱管，3、硅膠保溫塞，4、傳 導(dǎo)介質(zhì)，5、環(huán)形肋片，6、熱管，7、支架，8、外殼，9、真空保溫瓶，10、保溫層，11、冷凝管進(jìn)水 口，12、注水管，13、水閥，14、安全閥，15、泄壓管，16、真空閥，17、抽氣管，18、冷凝管出水口， 19、冷凝管，20、豎式聯(lián)箱，21、框架，22、CPC聚光板。
具體實(shí)施方式
一種開放式熱管-真空管太陽能高溫承壓式熱水器，它由CPC聚光板22、開放式熱 管-真空管集熱管1、豎式聯(lián)箱20、冷凝管19和真空保溫瓶9等部件組成，
圖1給出了本實(shí) 用新型的開放式熱管_真空管集熱管1的結(jié)構(gòu)示意圖，它由真空管2、傳導(dǎo)介質(zhì)4、環(huán)形肋片 5和熱管6等組成，全玻璃真空集熱管2內(nèi)插入一根同心金屬熱管6，安裝時，熱管6外壁與 全玻璃真空集熱管2內(nèi)壁之間的間隙不能太大，一般為6- 10mm，熱管6管壁外部套上環(huán)形肋 片5以加強(qiáng)換熱，熱管6底部用支架7支撐，熱管6與全玻璃真空集熱管2之間的間隙填充傳導(dǎo)介質(zhì)4，傳導(dǎo)介質(zhì)4是甘油和石墨粉混合物，全玻璃真空集熱管2出口與熱管6之間用 硅膠保溫塞3軟密封。圖2給出了本發(fā)明的豎式聯(lián)箱20的結(jié)構(gòu)示意圖，豎式聯(lián)箱20內(nèi)U型或盤型配置 冷凝管19，被加熱工質(zhì)水從冷凝管進(jìn)水口 11進(jìn)入冷凝管19，從冷凝管出水口 18出來，豎式 聯(lián)箱20必須配制成全承壓式，底部設(shè)有注水管12、抽氣管17和泄壓管15，注水管12和水 閥13相連接，通過水閥13控制進(jìn)入豎式聯(lián)箱20和熱管6內(nèi)液體工質(zhì)的質(zhì)量，使液體工質(zhì) 超過豎式聯(lián)箱20底部即可，抽氣管17和真空閥16連接，通過真空閥16對豎式聯(lián)箱20內(nèi) 抽真空，泄壓管15和安全閥14連接，通過安全閥14控制豎式聯(lián)箱內(nèi)壓力，保證安全性。豎 式聯(lián)箱20外包裹保溫層10，保溫層10外面套上真空保溫瓶9進(jìn)行保溫，最外面用不銹鋼外 殼8包裹。圖3給出了本實(shí)用新型的6根開放式熱管_真空管集熱管1和豎式聯(lián)箱20聯(lián)用 的熱水器結(jié)構(gòu)示意圖，開放式熱管_真空管集熱管1和豎式聯(lián)箱20通過熱管6直接連接， 每根開放式熱管_真空集熱管1的外面配置1個CPC聚光板22，外部用框架21固定。實(shí)施例1本發(fā)明中的熱管6外徑為38mm，厚度為2mm，材質(zhì)為不銹鋼304，熱管6與全玻璃真 空集熱管2內(nèi)壁之間的間隙為6mm，豎式聯(lián)箱20內(nèi)的冷凝管19的長度為4m，被加熱工質(zhì)水 從冷凝管進(jìn)水口 11進(jìn)入，流量為3升/小時，熱量從CPC聚光板22匯聚到開放式熱管-真 空管集熱管1中的熱管6，在熱管6中的液體工質(zhì)被加熱成飽和蒸汽進(jìn)入豎式聯(lián)箱20，并通 過豎式聯(lián)箱20內(nèi)的冷凝管19加熱其中的被加熱工質(zhì)水，其本身被冷凝成飽和水在重力的 作用下回到熱管中，而冷凝管中的水被逐漸加熱，將20個開放式熱管-真空管太陽能高溫 承壓熱水器串聯(lián)使用，即可得到250°C左右的高溫蒸汽。本實(shí)用新型中的太陽能高溫集熱器結(jié)構(gòu)簡單，熱效率高，并能完全避免玻璃和金 屬之間的熱封裝技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)無焊接軟密封，同時能解決冷凝段蒸發(fā)熱阻大的瓶頸，提高 換熱性能，使出水或蒸汽的溫度更高，能更好的應(yīng)用于工業(yè)及農(nóng)業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域。
權(quán)利要求一種太陽能高溫集熱器，其特征在于該集熱器包括CPC聚光板(22)、開放式熱管 真空管集熱管(1)、豎式聯(lián)箱(20)、真空保溫瓶(9)，開放式熱管 真空管集熱管(1)由全玻璃真空集熱管(2)、支架(7)、傳導(dǎo)介質(zhì)(4)、肋片(5)和熱管(6)組成，熱管外部套上環(huán)形肋片(5)，全玻璃真空集熱管(2)和熱管(6)之間填充傳導(dǎo)介質(zhì)(4)，出口用保溫塞(3)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于所述的開放式熱管-真空管集熱管中的 全玻璃真空集熱管(2)和熱管(6)為同心配置，熱管(6)外壁與全玻璃真空集熱管(2)的 內(nèi)壁之間的間隙一般為6-10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于所述的開放式熱管-真空管集熱管中的 熱管(6)出口不封閉，而是與豎式聯(lián)箱(20)組成開放式熱管系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于冷凝管(19)在豎式聯(lián)箱(20)內(nèi)U型或 盤型配置，并且尺寸可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于豎式聯(lián)箱(20)外部包裹保溫層(10)并 套上真空保溫瓶(9)進(jìn)行保溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集熱器，其特征在于CPC聚光板(22)由具有CPC結(jié)構(gòu)型面的 鋼板表面鋪設(shè)一層反光鋁箔形成。
專利摘要一種太陽能高溫集熱器。包括CPC聚光板、開放式熱管-真空管集熱管、豎式聯(lián)箱和真空保溫瓶等，所述開放式熱管-真空管集熱管由真空管、支架、傳導(dǎo)介質(zhì)、肋片和熱管等組成，真空管和熱管之間填充傳導(dǎo)介質(zhì)，出口用保溫塞密封，避免了玻璃和金屬之間的熱封裝問題，實(shí)現(xiàn)真空管和金屬熱管的無焊接連接，熱管出口不封閉，直接與豎式聯(lián)箱組成開放式熱管系統(tǒng)，豎式聯(lián)箱內(nèi)冷凝管U型或盤型配置，外面套上真空保溫瓶進(jìn)行保溫，數(shù)根集熱管和豎式聯(lián)箱連用組成開放式熱管真空管太陽能高溫集熱器，保溫效果好，熱效率高，能提供熱水和高溫蒸汽，供工農(nóng)業(yè)使用。
文檔編號F24J2/46GK201662250SQ200920255360
公開日2010年12月1日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者徐鋒, 王登鋒, 肖紅升, 趙峰 申請人:江蘇桑夏太陽能產(chǎn)業(yè)有限公司