专利名称：一种太阳能高温集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到太阳能热利用的设备，具体涉及到一种真空管太阳能高温集热
o
背景技术：
随着我国节能减排和建筑节能法律法规的实施，太阳能热利用产品市场巨大。这 其中尤以太阳能热水器为最，但是由于集热技术限制，目前的太阳能集热器生产的热水水 温基本低于80°C，处于低温应用范围，只能满足居民的一般需要。而今后太阳能光热转换领 域的发展重点就包括太阳能中高温集热储热技术开发和工农业生产的示范应用，目前太阳 能中高温集热技术还没有在工农业生产上得到理想的推广应用，形成了市场空白，因此急 需开发新型中高温集热器，满足市场需要。目前太阳能热水器采用的集热器中一般有平板集热器、全玻璃真空管集热器、玻 璃一金属结构太阳集热管和热管一真空管式集热器，受集热温度的限制，前两种集热器一 般应用低温热水器，而且因结构问题使得系统不能承压、稳定性差，热效率较低。玻璃-金 属结构真空太阳集热管集热器是一根金属管外同心地套上一根玻璃管，金属管内表面镀选 择性吸收涂层，金属管和玻璃管之间抽真空，金属管和玻璃管的两端用软金属片和可伐金 属热封装，该结构与聚光板联合使用后，集热器温度可以达到中高温水平，但由于集热金属 管温度升高后，其热膨胀系数和玻璃管无法匹配，同时集热管由于温度不均勻也会产生各 种桡曲变形，导致玻璃管易受力破碎，这导致玻璃和金属间的热封装问题成为这种结构的 一个技术难点，目前还尚难解决，因此，此种结构还不能用于中高温集热器长期实际运行使 用。热管-真空管集热器是在金属热管(带铝羽)外同心套上一根全玻璃真空集热管，热 管-真空管结构中的热管冷凝段是一段管子，传热尺寸很小，被加热水的需要在大容积的 水箱中流过热管冷凝段外表面，在管外吸热变成饱和蒸汽时的蒸发热阻非常大，即使热管 内工质的温度很高，也无法将热量有效的传递给被加热的水，使热效率不高。此外，此种形 式的热管使用寿命较低，如何延长使用寿命还是一个技术瓶颈。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，避免玻璃和金属之间的热封装问题，提高集热 器热效率，提出一种太阳能高温集热器，该集热器实现了玻璃真空管和金属导管的无焊接 连接，既能承压，还能提供热水和高温蒸气供工农业上长期稳定的使用。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是一种太阳能高温集热器，主要由CPC聚光板、开放式热管_真空管集热管、竖式联 箱、冷凝管和真空保温瓶等零部件组成。其结构特征是该热水器装有开放式热管-真空管 集热管，它由全玻璃真空集热管和管内插入的一根同心金属热管组成，为减小热阻，热管 外壁与玻璃内管内壁之间的间隙不能太大，根据全玻璃真空管内径大小一般间隙可设为 6-10mm,热管管壁外部套上环形肋片以加强换热，热管底部用支架支撑，热管与真空管之间的间隙填充传导介质，传导介质是甘油和石墨粉混合物，这种填充物和金属肋片相结合可 以使玻璃管和热管之间的导热能力良好。真空管出口与热管之间用硅胶保温塞软密封。为解决目前的热管式太阳能热水器冷凝段换热面积过小和热管寿命较短的问题， 本实用新型采用开放式热管系统。集热管中的热管出口不封闭，而是直接与竖式联箱连接 组成开放式热管系统，冷凝管在联箱内可以U型也可以盘型配置，并能根据换热效果调整 冷凝管尺寸，被加热工质水从冷凝管进水口进入冷凝管，从冷凝管出水口出来，水在冷凝管 内流动，属于管内流动，传热面积可根据需要设计，可有效的解决蒸发热阻大的瓶颈问题。 竖式联箱必须配制成全承压式，联箱底部设有注水管、抽气管和泄压管，注水管和水阀相连 接，通过水阀控制进入联箱和热管内液体工质的质量，便液体工质超过联箱底部即可，抽气 管和真空阀连接，通过真空阀对联箱内抽真空，泄压管和安全阀连接，通过安全阀控制联箱 内压力，保证热管安全性。竖式联箱外包裹保温层，保温层外面套上真空保温瓶进行保温。热管工质可以为水或其它液体。数根开放式热管_真空管集热管和一个竖式联箱以及CPC聚光板共同连用组成 了本实用新型的太阳能高温集热器，集热管的数目可以是6-10根，每根集热管外安装1个 CPC聚光板，CPC聚光板是由具有CPC结构型面的钢板表面铺设一层反光铝箔形成，光反射 率高。在热管中的液体工质被加热成饱和蒸汽进入竖式联箱，并通过竖式联箱内的冷凝管 加热其中的被加热工质水，其本身被冷凝成饱和水在重力的作用下回到热管中，而冷凝管 中的水被逐渐加热，数个开放式热管-真空管太阳能高温承压热水器串联使用，即可得到 高温热水和高温蒸汽。本实用新型解决了普通热管冷凝段蒸发热阻大的瓶颈，提高了换热性能，利用真 空保温瓶进行保温，有效增加集热器的热效率，获得高温输出。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的描述
图1是开放式热管-真空管集热管的结构示意图图2是竖式联箱的结构示意图图3是太阳能高温集热器的结构示意图其中1、开放式热管-真空管集热管，2、全玻璃真空集热管，3、硅胶保温塞，4、传 导介质，5、环形肋片，6、热管，7、支架，8、外壳，9、真空保温瓶，10、保温层，11、冷凝管进水 口，12、注水管，13、水阀，14、安全阀，15、泄压管，16、真空阀，17、抽气管，18、冷凝管出水口， 19、冷凝管，20、竖式联箱，21、框架，22、CPC聚光板。
具体实施方式
一种开放式热管-真空管太阳能高温承压式热水器，它由CPC聚光板22、开放式热 管-真空管集热管1、竖式联箱20、冷凝管19和真空保温瓶9等部件组成，
图1给出了本实 用新型的开放式热管_真空管集热管1的结构示意图，它由真空管2、传导介质4、环形肋片 5和热管6等组成，全玻璃真空集热管2内插入一根同心金属热管6，安装时，热管6外壁与 全玻璃真空集热管2内壁之间的间隙不能太大，一般为6- 10mm，热管6管壁外部套上环形肋 片5以加强换热，热管6底部用支架7支撑，热管6与全玻璃真空集热管2之间的间隙填充传导介质4，传导介质4是甘油和石墨粉混合物，全玻璃真空集热管2出口与热管6之间用 硅胶保温塞3软密封。图2给出了本发明的竖式联箱20的结构示意图，竖式联箱20内U型或盘型配置 冷凝管19，被加热工质水从冷凝管进水口 11进入冷凝管19，从冷凝管出水口 18出来，竖式 联箱20必须配制成全承压式，底部设有注水管12、抽气管17和泄压管15，注水管12和水 阀13相连接，通过水阀13控制进入竖式联箱20和热管6内液体工质的质量，使液体工质 超过竖式联箱20底部即可，抽气管17和真空阀16连接，通过真空阀16对竖式联箱20内 抽真空，泄压管15和安全阀14连接，通过安全阀14控制竖式联箱内压力，保证安全性。竖 式联箱20外包裹保温层10，保温层10外面套上真空保温瓶9进行保温，最外面用不锈钢外 壳8包裹。图3给出了本实用新型的6根开放式热管_真空管集热管1和竖式联箱20联用 的热水器结构示意图，开放式热管_真空管集热管1和竖式联箱20通过热管6直接连接， 每根开放式热管_真空集热管1的外面配置1个CPC聚光板22，外部用框架21固定。实施例1本发明中的热管6外径为38mm，厚度为2mm，材质为不锈钢304，热管6与全玻璃真 空集热管2内壁之间的间隙为6mm，竖式联箱20内的冷凝管19的长度为4m，被加热工质水 从冷凝管进水口 11进入，流量为3升/小时，热量从CPC聚光板22汇聚到开放式热管-真 空管集热管1中的热管6，在热管6中的液体工质被加热成饱和蒸汽进入竖式联箱20，并通 过竖式联箱20内的冷凝管19加热其中的被加热工质水，其本身被冷凝成饱和水在重力的 作用下回到热管中，而冷凝管中的水被逐渐加热，将20个开放式热管-真空管太阳能高温 承压热水器串联使用，即可得到250°C左右的高温蒸汽。本实用新型中的太阳能高温集热器结构简单，热效率高，并能完全避免玻璃和金 属之间的热封装技术问题，实现无焊接软密封，同时能解决冷凝段蒸发热阻大的瓶颈，提高 换热性能，使出水或蒸汽的温度更高，能更好的应用于工业及农业等相关领域。
权利要求一种太阳能高温集热器，其特征在于该集热器包括CPC聚光板(22)、开放式热管 真空管集热管(1)、竖式联箱(20)、真空保温瓶(9)，开放式热管 真空管集热管(1)由全玻璃真空集热管(2)、支架(7)、传导介质(4)、肋片(5)和热管(6)组成，热管外部套上环形肋片(5)，全玻璃真空集热管(2)和热管(6)之间填充传导介质(4)，出口用保温塞(3)密封。
2.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于所述的开放式热管-真空管集热管中的 全玻璃真空集热管(2)和热管(6)为同心配置，热管(6)外壁与全玻璃真空集热管(2)的 内壁之间的间隙一般为6-10mm。
3.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于所述的开放式热管-真空管集热管中的 热管(6)出口不封闭，而是与竖式联箱(20)组成开放式热管系统。
4.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于冷凝管(19)在竖式联箱(20)内U型或 盘型配置，并且尺寸可调。
5.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于竖式联箱(20)外部包裹保温层(10)并 套上真空保温瓶(9)进行保温。
6.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于CPC聚光板(22)由具有CPC结构型面的 钢板表面铺设一层反光铝箔形成。
专利摘要一种太阳能高温集热器。包括CPC聚光板、开放式热管-真空管集热管、竖式联箱和真空保温瓶等，所述开放式热管-真空管集热管由真空管、支架、传导介质、肋片和热管等组成，真空管和热管之间填充传导介质，出口用保温塞密封，避免了玻璃和金属之间的热封装问题，实现真空管和金属热管的无焊接连接，热管出口不封闭，直接与竖式联箱组成开放式热管系统，竖式联箱内冷凝管U型或盘型配置，外面套上真空保温瓶进行保温，数根集热管和竖式联箱连用组成开放式热管真空管太阳能高温集热器，保温效果好，热效率高，能提供热水和高温蒸汽，供工农业使用。
文档编号F24J2/46GK201662250SQ200920255360
公开日2010年12月1日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者徐锋, 王登锋, 肖红升, 赵峰 申请人:江苏桑夏太阳能产业有限公司