一种卡槽式耐热冲击的真空集热管的制作方法

本实用新型属于太阳能中高温利用领域，具体涉及到一种卡槽式耐热冲击的真空集热管。

背景技术：

太阳能的热利用一直是研究的热点。传统的太阳能光热利用模式有两种：一种是非聚光集热系统，以普通平板集热器和真空管集热器为代表，非聚光集热器的集热温度普遍偏低，尤其是在低温的环境下非聚光集热器的光热转换效率更低，集热器热水温度在40-95℃之间，可用于建筑供暖、一般工农业生产和生活洗浴；另一种是聚光集热系统，以抛物面槽式聚光集热器和线性菲涅尔集热器为代表，聚光集热系统需要复杂的高精度的太阳能跟踪系统，不适合小型化和民用化使用。为此，专利号为ZL2013208650916的专利提出了一种免跟踪低倍聚光太阳能集热器，该专利采用平板集热器集中了平板集热、真空管集热和聚光集热技术，包括内外管构成的双层真空集热管，真空集热管内安装有U型导热管，内外管之间的夹层为真空状态，结构比较简单，便于安装和运输。但是真空集热管在使用过程中需要克服热冲击、高温、高压等使用环境，不能进行中高温集热，导致了聚光性能的大幅下降。为此，本实用新型提出以下技术方案。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种卡槽式耐热冲击的真空集热管。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种卡槽式耐热冲击的真空集热管，包括外玻璃管、内玻璃管和U型换热管；内玻璃管和外玻璃管之间为真空状态，其特征在于该集热管还包括金属铝管，金属铝管的外径与内玻璃管的内径相匹配，金属铝管外壁紧贴在内玻璃管的内壁上，金属铝管的外壁面涂有吸热涂层，金属铝管内壁设有两列对称的卡槽，U型换热管安装在两列卡槽中；所述金属铝管的两端均密封，一端留有U型换热管进出的开孔。

本实用新型还保护一种真空管集热器，该集热器包括多根上述的卡槽式耐热冲击的真空集热管，多根真空集热管通过将金属铝管内部的U型换热管进行相应的串并联实现串联或并联连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、传统的真空管集热器的冷热流体直接与内玻璃管进行接触，或者由真空管内部吸热翅片吸收热量传递给U型换热管，前者在急冷急热、高温高压的情况下容易对真空玻璃管造成损坏，后者解决了急冷急热的问题，但是内玻璃管与U型换热管之间填充的也是高温空气，在高温高压的情况下真空玻璃管也容易损坏。本实用新型的U型换热管在金属铝管里面，金属铝管两端是密闭的，U型换热管在集热的过程中，冷热流体在U型换热管内，高温空气在金属铝管内，均不会对真空玻璃管造成任何影响，延长了真空集热管的使用寿命。

2、真空集热管的吸热涂层在金属铝管的外壁，与传统的吸热涂层在内玻璃管的外壁相比，本实用新型的集热管收集的热量直接传递给金属铝管，省去了中间换热的过程，增强了换热效果。

3、金属铝管内部的卡槽既能起到固定U型换热管的作用又能起到将金属铝管的热量传递给U型换热管的作用，既增强了系统结构的稳定性又增强了系统的热传导能力。

4、本实用新型真空集热管安装便捷：金属铝管和U型换热管均可直接插入安装。

附图说明

图1为本实用新型一种卡槽式耐热冲击的真空集热管内部结构示意图；

图2为本实用新型一种卡槽式耐热冲击的真空集热管单根集热管立体结构示意图；

图3为本实用新型一种卡槽式耐热冲击的真空集热管用于抛物面槽式系统的安装结构示意图；

图4为本实用新型一种卡槽式耐热冲击的真空集热管用于免追踪平板集热的结构示意图；

图中，1外玻璃管；2内玻璃管；3金属铝管；4卡槽；5支撑片；6U型换热管；7抛物面反射槽；8透明盖板；9填充物；A冷流体进口；B热流体出口。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本实用新型，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利的保护范围。

本实用新型卡槽式耐热冲击的真空集热管包括外玻璃管1、内玻璃管2、金属铝管3和U型换热管6；内玻璃管和外玻璃管之间是真空状态，外玻璃管和内玻璃管构成真空玻璃管，内玻璃管的内壁紧贴有金属铝管3，金属铝管的外壁面(即内玻璃管与金属铝管紧贴的表面)涂有吸热涂层，金属铝管内壁设有两列对称的卡槽4，U型换热管6安装在两列卡槽4中；所述金属铝管的两端均密封，一端留有U型换热管进出的开孔；集热时，太阳光透过真空集热管的外玻璃管和内玻璃管，被金属铝管外壁面的吸热涂层吸收热量后，通过热传导的方式传递给金属铝管，此时，金属铝管的热量一部分由热传导的方式通过卡槽传递给U型换热管，另一部分热量通过金属铝管里面的高温空气传递给U型换热管。

本实用新型的进一步特征在于，金属铝管的外径与内玻璃管的内径相匹配。

本实用新型的进一步特征在于，每个卡槽一端与金属铝管的内表面相接触，另一端设置与U型换热管6外径相配合的弧形槽，所述卡槽的弧形槽的最大直径为U型换热管的外径，卡槽与金属铝管为光滑曲面接触，接触面很大，可充分增强金属铝管和U型换热管之间的传热性能。

本实用新型的进一步特征在于，所述U型换热管沿长度方向上设有多个圆弧支撑片5，每个圆弧支撑片的两端为圆弧状，圆弧状的两端均与U型换热管的相应壁面接触。

本实用新型中真空集热管可进行中高温集热，集热温度可达180℃，真空集热管在使用过程中既可多根串联使用又可多根并联使用，可根据集热需求进行串并联方式灵活的选择，多根真空集热管串并联使用时，是指将金属铝管内部的U型换热管进行相应的串并联。本实用新型中所述中高温是指温度不小于80℃的情况。

实施例1

如附图1，附图2所示，本实施例一种卡槽式耐热冲击的真空集热管包括：外玻璃管1；内玻璃管2；金属铝管3；卡槽4；圆弧支撑片5；U型换热管6。

所述外玻璃管1位于集热管的最外层，与内玻璃管2相连构成真空玻璃管，外玻璃管1与内玻璃管2之间是真空状态，因此集热管内部收集到的热量无法通过真空层进行热量散失。所述外玻璃管1和内玻璃管2均由高强度高透光率的玻璃组成。

所述金属铝管3安装在内玻璃管2的内，与内玻璃管2内壁紧贴。金属铝管3外壁面涂有吸热涂层，金属铝管3内壁设有两列对称的卡槽4，U型换热管6直接由卡槽4卡住。所述金属铝管3的一端焊接有椭圆形封头，另一端留出U型换热管的进出口通道后，剩余的空间由盲板密封。

所述卡槽4设有弧形槽，卡槽的背弧面全部焊接在金属铝管的内壁面，这样能够增强传热性能。

所述U型换热管6安装在卡槽4的弧形槽内，在U型换热管沿长度方向上等间距还设有圆弧支撑片5，圆弧支撑片的两端均与U型换热管的相应壁面接触，这样能够提高U型换热管的稳固性。

如附图3所示，多根真空管集热管可以进行串联连接形成真空管集热器，冷流体从冷流体进口A进入到U型换热管中，经过多根真空集热管逐级加热后，热流体从热流体出口B流出真空管集热器。真空管集热器与抛物面反射槽7进行聚光集热，集热温度能够高达180℃。

如附图4所示，真空集热管可组合使用用于免追踪平板集热器，免追踪平板集热器由透明盖板8、抛物面反射槽7、填充物9组成，将真空管集热、抛物面槽式聚光集热、平板集热融合为一个整体，采用本实用新型所用的真空集热管后，集热器集热温度可达180℃，并且不会出现超温超压等不安全的因素。

本实用新型的U型换热管在集热的过程中，由于设置了金属铝管，即便遇到急冷急热也不会瞬时将冷热量传递给真空玻璃管，避免了由于急冷急热真空管损坏的情况。真空集热管的吸热涂层在金属铝管的外壁，真空玻璃管收集的热量直接传递给金属铝管，省去了中间换热的过程，增强了换热效果。

本实用新型的U型换热管在金属铝管内，金属铝管两端是密闭的，U型换热管在集热的过程中，高温高压的空气密封在金属铝管内部，不会对真空玻璃管产生影响。

本实用新型的金属铝管内部的卡槽既能起到固定U型换热管的作用又起到将金属铝管的热量传递给U型换热管的作用，既增强了系统结构的稳定性又增强了系统的热传导能力。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。