一種強化傳熱大直徑真空集熱管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能轉(zhuǎn)化部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種強化傳熱大直徑真空集熱管。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是清潔、無污染、可再生的自然資源，充分開發(fā)利用太陽能可以有效緩解能源短缺以及化石能源帶來的環(huán)境污染問題。
[0003]太陽能光熱利用技術(shù)和太陽能光電利用技術(shù)是常見的太陽能利用技術(shù)，前者主要包括三種技術(shù):塔式、槽式和蝶式。其中，槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前最成熟、成本最低的大規(guī)模太陽能熱發(fā)電技術(shù)。太陽能接收器是太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。
[0004]直通式金屬-玻璃真空集熱管(簡稱真空集熱管)是目前槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)中應用最廣泛的接收器。目前常規(guī)的集熱管金屬吸收內(nèi)管直徑在40mm-70mm之間，吸收面的寬度較小。理想情況下，拋物面聚光鏡可以將零入射角的平行光聚焦到吸收管的軸線上，但實際上由于跟蹤系統(tǒng)不能絕對精準跟蹤太陽以及熱膨脹等因素，造成吸收管的截光率降低。實踐證明，隨著金屬吸收管內(nèi)徑增大，吸收管的截光率增加，而且管徑越大的吸收管對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的光學誤差會有更好的適應性。此外，常規(guī)金屬吸收管內(nèi)壁光滑，不利于徑向傳熱，在內(nèi)部設(shè)置螺旋翅片，能夠增加內(nèi)部流體擾動，產(chǎn)生螺旋流，強化傳熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種強化傳熱大直徑真空集熱管，采用大直徑金屬吸收管，并在金屬吸收管內(nèi)部增設(shè)螺旋翅片，從而解決了常規(guī)真空集熱管吸熱面積較小的問題，同時能夠強化內(nèi)部傳熱。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種強化傳熱大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管1、置于大直徑玻璃外管I中的大直徑金屬吸收管3、置于金屬吸收管3中的帶有螺旋翅片2的空心圓管4，所述大直徑玻璃外管I和大直徑金屬吸收管3的兩端分別通過密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。
[0008]所述大直徑玻璃外管I的直徑為150mm-500mm。
[0009]所述大直徑金屬吸收管3直徑介于120mm-300mm之間，比常規(guī)真空集熱管直徑大40mm-70mmo
[0010]所述金屬吸收管3由不銹鋼或者碳鋼制成。
[0011]所述大直徑金屬吸收管3外表面涂有選擇性吸收涂層。選擇性吸收涂層可以的吸收率大于95% (300°C下測試)，發(fā)射率小于10% (300°C下測試)。
[0012]所述螺旋翅片2纏繞于兩端密封的空心圓管4外側(cè)，增加液體在內(nèi)部擾動，螺旋翅片2外緣與大直徑金屬吸收管3的內(nèi)表面留有一定空隙。
[0013]所述空心圓管4由福射式支架6支撐，空心圓管4首端通過福射式支架6與同軸金屬吸收管3內(nèi)表面固定連接，空心圓管4中部以及末端通過福射式支架6與同軸金屬吸收管3內(nèi)表面滑動連接，保證空心圓管4的剛度以及軸向的自由膨脹。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]I)本系統(tǒng)通過增大金屬吸收管直徑，增大吸收面積以及截光率，增強吸收管對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的光學誤差的適應性，提高太陽能利用效率。
[0016]2)本系統(tǒng)在金屬吸收管內(nèi)部設(shè)置螺旋翅片，使流體在管內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)旋流，螺旋流引起的二次流促進流體徑向混合，強化管內(nèi)對流傳熱。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明金屬吸收管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明螺旋翅片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明輻射式支架示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，下述內(nèi)容不是對本發(fā)明保護范圍的限制，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的改進和變化都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明一種強化傳熱大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管1、大直徑金屬吸收管3、置于大直徑金屬吸收管3內(nèi)部的螺旋翅片2以及支撐翅片的空心圓管4，大直徑玻璃外管I的直徑為150_-500_。
[0023]大直徑金屬吸收管3外表面涂有選擇性吸收涂層，大直徑金屬吸收管3和玻璃外管I的兩端分別通過密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。真空層可有效降低大直徑金屬吸收管3和大直徑玻璃外管I間的對流熱量傳遞，降低大直徑真空集熱管整體的熱損。
[0024]如圖2所示，為金屬吸收管結(jié)構(gòu)示意圖，大直徑金屬吸收管3直徑介于120_-300_之間，大于常規(guī)真空集熱管40_-70_，大直徑金屬吸收管3內(nèi)部置有螺旋翅片2。
[0025]如圖3所示，為螺旋翅片結(jié)構(gòu)示意圖，螺旋翅片2纏繞于空心圓管4外表面，螺旋翅片2與大直徑金屬吸收管3之間存在一定間隙，工質(zhì)流經(jīng)螺旋翅片2產(chǎn)生螺旋流。
[0026]如圖4所示，為輻射式支架6結(jié)構(gòu)示意圖，支架整體呈輻射狀，內(nèi)部打孔，周向外側(cè)面與金屬吸收管內(nèi)表面接觸，內(nèi)部圓孔支撐空心圓管4，空心圓管4首端、中部以及末端均置有輻射式支架6，其中首端與同軸大直徑金屬吸收管3內(nèi)表面固定連接，中部以及末端為滑動連接，同時保證空心圓管4的剛度以及軸向膨脹。
[0027]本發(fā)明中，通過增大金屬吸收管直徑，即利用大直徑金屬吸收管3，增大吸收面積以及截光率，增強吸收管對整個系統(tǒng)產(chǎn)生的光學誤差的適應性，從而提高太陽能利用效率。大直徑金屬吸收管3和玻璃外管I的兩端分別通過密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)5。真空層可有效降低大直徑金屬吸收管3和大直徑玻璃外管I間的對流熱量傳遞，降低大直徑真空集熱管整體的熱損。螺旋翅片2則可以使流體在管內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)旋流，螺旋流引起的二次流促進流體徑向混合，強化管內(nèi)對流傳熱，提高了大直徑金屬吸收管3的內(nèi)壁與管內(nèi)流體間的傳熱系數(shù)，可將更多的熱量傳遞給管內(nèi)的流體，同時由于螺旋翅片2產(chǎn)生的連續(xù)旋流可促進管內(nèi)流體的混合，使流體的溫度分布均勻，提高大直徑真空集熱管的安全性。
【主權(quán)項】
1.一種強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，包括大直徑玻璃外管(I)、置于大直徑玻璃外管(I)中的大直徑金屬吸收管(3)、置于金屬吸收管(3)中的帶有螺旋翅片(2)的空心圓管(4)，所述大直徑玻璃外管(I)和大直徑金屬吸收管(3)的兩端分別通過密封連接裝置密封保證二者之間為真空層，并在端部設(shè)置膨脹節(jié)(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述大直徑玻璃外管(I)的直徑為150mm-500mm;所述大直徑金屬吸收管(3)直徑介于120mm-300mm之間，比常規(guī)真空集熱管直徑大40mm-70mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述金屬吸收管(3)由不銹鋼或者碳鋼制成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述大直徑金屬吸收管(3)外表面涂有選擇性吸收涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述選擇性吸收涂層的吸收率大于95%，發(fā)射率小于10%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述螺旋翅片(2)纏繞于兩端密封的空心圓管(4)外側(cè)，螺旋翅片(2)外緣與大直徑金屬吸收管(3)的內(nèi)表面留有一定空隙。7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述強化傳熱大直徑真空集熱管，其特征在于，所述空心圓管(4)由輻射式支架(6)支撐，空心圓管(4)首端通過輻射式支架(6)與同軸金屬吸收管(3)內(nèi)表面固定連接，空心圓管(4)中部以及末端通過輻射式支架(6)與同軸金屬吸收管(3)內(nèi)表面滑動連接，保證空心圓管(4)自由膨脹。
【專利摘要】一種強化傳熱大直徑真空集熱管，包括大直徑玻璃外管、大直徑金屬吸收管、置于金屬吸收管內(nèi)部的螺旋翅片以及支撐翅片的空心圓管，螺旋翅片纏繞于空心圓管外側(cè)，空心圓管通過輻射式支架固定于金屬吸收管內(nèi)表面，金屬內(nèi)管外表面涂有選擇性吸收涂層，金屬吸收管和玻璃外管的兩端分別通過密封連接裝置密封使得二者之間為真空層，本發(fā)明金屬吸收管直徑介于120mm-300mm之間，大于常規(guī)真空集熱管40mm-70mm，可以增大金屬吸收管的太陽光吸收面積，提高金屬吸收管的截光率，增強對系統(tǒng)光學誤差的適應性，同時金屬吸收管內(nèi)布置有螺旋翅片，增加對內(nèi)部流體的擾動，強化內(nèi)部傳熱，提高單位面積對太陽光的利用率。
【IPC分類】F24J2/46
【公開號】CN105546855
【申請?zhí)枴緾N201610065959
【發(fā)明人】許世森, 裴杰, 徐越, 鄭建濤, 劉明義
【申請人】中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司, 華能集團技術(shù)創(chuàng)新中心
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月29日