一种高温集热管及太阳能集热装置的制作方法

本发明属于太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种高温集热管及太阳能集热装置的技术。

背景技术：

一方面人类能源消费水平不断提高，另一方面常规化石能源日益枯竭，而且常规化石能源伴随的污染物排放问题日益不能满足人们对于未来能源的需求。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型清洁能源，正越来越得到人们的重视，针对太阳能的开发工作正在日益取得进展。其中太阳能发电是对太阳能的一种高级开发应用，它通过一定的手段将太阳能最终转化成电能，以满足现代社会的电力需求。

目前，国内外高温太阳能真空集热管多采用直通式内外层同心直管结构，外管是玻璃管，内管是金属管(用于流通传热介质)，内外管之间被抽成真空用于减少热量流失，中空内管的外表面还覆盖有选择性吸收涂层。为了补偿升温后玻璃管与内管之间由于热膨胀造成的明显尺寸差异，尤其是在轴向上的尺寸差异，所以在进行封接时内外管的两端都必须采用复杂结构进行连接，例如可阀合金和波纹管等以补偿尺寸差异，内、外管的封装工艺复杂，材料成本和加工成本高，可靠性低。

开发新型耐高温、低成本、高集热效率的集热管，对于降低集热发电造价和提高电厂可靠性具有重要意义。

要将太阳能光热发电实现大规模产业化，最关键还是在技术方面的突破，在发电方式上、集热方式上都要有技术创新、技术突破，需要一次变革性的技术，来推动实实在在的能源技术革命。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：一种高温集热管，包括集热管本体，其特征在于：所述的集热管本体一端为封闭端，另一端则集中设置有传热介质进口和出口，由玻璃外管、金属集热管组件、可伐合金环组成，所述的金属集热管组件的一端封闭，另一端设置有两个传热介质接口，且在靠近所述的传热介质接口处焊接有一盖板，在金属集热管组件的内部形成有可供传热介质流通的整体呈“U”型流向的流道，所述的流道的进口和出口端分别连通一个所述的传热介质接口，所述的玻璃外管的一端封闭且套装在所述的金属集热管组件上，且通过所述的可伐合金环实现玻璃外管的开口端和所述的盖板焊接，且使得玻璃外管和金属集热管组件之间形成空腔，且所述的空腔呈真空状，且处在空腔内的金属集热管组件的外表面上设置有耐高温太阳能吸收涂层。通常，在空腔内设置有蒸散型吸气剂或非蒸散吸气剂等物质。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的金属集热管组件处于所述的空腔内的一段整体呈“U”型管状，由平行的两根直管通过一个180°弯头连接后构成一个所述的流道，流道的两端口分别连接有传热介质接口，两根所述的直管之间焊接有一金属翼片，两个所述的传热介质接口的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和所述的直管形成90°弯头状，每个所述的传热介质接口外端口处焊接有法兰。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的金属集热管组件包括两端均封闭的第一集热管和第一集热管内且一端连着第一集热管顶部内壁的隔板，所述的隔板把第一集热管的内腔沿纵向分隔后构成一个所述的流道，所述的第一集热管顶部的左右两侧分别设置有所述的传热介质接口，所述的传热介质接口分别连通所述的流道的进出口，两个所述的传热介质接口的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和所述的集热管形成90°角，每个所述的传热介质接口外端口处焊接有法兰。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的第一集热管的内壁呈轴向方向上设置有若干的导热翅片，所述的导热翅片相对于中心轴线呈辐射状设置。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的金属集热管组件包括两端均封闭的第二集热管、内导流管；所述的内导流管设置在所述的第二集热管内部，且底端口和第二集热管的底部保持一定距离，其顶端口则经过90°弯后贯穿第二集热管管壁后连接到其中一个所述的传热介质接口上，另一个传热介质接口则和第二集热管顶部的一侧贯通，且构成一个所述的流道；两个所述的传热介质接口的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和所述的第二集热管形成90°角，每个所述的传热介质接口外端口处焊接有法兰。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的第二集热管的内壁呈轴向方向上设置有若干的导热翅片，所述的导热翅片相对于中心轴线呈辐射状设置。

在上述的一种高温集热管，其特征在于，所述的空腔内还设置有若干支撑隔热环，所述的盖板上设置有抽真空接口组件，所述的抽真空接口组件连通所述的空腔。

一种太阳能集热装置，包括槽式反射镜、反射镜支架、日跟踪装置以及如权利要求1所述的集热管本体，其特征在于，若干槽式反射镜相互平行且排成一列安装在反射镜支架上形成反射镜单列；所述的集热管本体设置在每个所述的槽式反射镜的线性聚焦点上，所述的集热管本体相互间平行排列，且相邻的两根所述的集热管本体通过一两端带法兰的输送管道串接，所述的日跟踪装置和反射镜支架组成一个联动系统，通过日跟踪装置自动跟踪太阳光，从而带动反射镜支架的整体联动。

在上述的一种太阳能集热装置，其特征在于，所述的集热管本体的两端各有一支撑架与所述的反射镜支架连接。

在上述的一种太阳能集热装置，其特征在于，所述的槽式反射镜由若干块微弧面反射镜组成，所述的集热管本体的上部还设置有二次曲面反射镜。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：为了克服现有的太阳能集热管的不足，本发明提供一种新型结构的高温太阳能真空集热管，简化了封装工艺，避免了直通式集热管的复杂且不可靠的内管与玻璃外管之间的封接弊端，提高了可靠性，降低了成本，并且便于维护；针对此新型的高温集热管在槽式集热系统中的应用，提出了一种有别于现有槽式太阳能集热装置的技术方案，将槽式反射镜相互平行且排成一列安装在反射镜支架上形成反射镜单列；本技术的高温集热管设置在每个槽式反射镜的线性聚焦点上，且高温集热管相互间平行排列，这种新型的太阳能集热装置颠覆了对现有槽式集热系统技术认知。将为太阳能光热利用实现大规模产业化奠定了坚实的基础。

本发明提供的一种太阳能集热装置，根据集热管内所加热的传热介质的不同，会有很多种应用，比如传热介质可以是空气、水、导热油、熔融盐液体等等，本装置可以应用到烘干机、大型热水工程、光热发电等方面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅提供参考和说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明提供的一种高温集热管的外观的结构示意图；

图2是本发明提供的一种高温集热管的内部结构示意图；

图3是本发明提供的图2中标注的A-A截面俯视结构示意图；

图4是本发明提供的图5中标注的B-B截面俯视结构示意图；

图5是本发明提供的实施例2的一种高温集热管结构示意图；

图6是本发明提供的实施例3的一种高温集热管结构示意图；

图7是本发明提供的图6中标注的E-E截面俯视结构示意图；

图8是本发明提供的一种太阳能集热装置的结构示意图；

图9是本发明提供的一种太阳能集热装置的结构示意图；

图10是本发明提供的图9所对应的俯视图。

图中，玻璃外管1、金属集热管组件2、可伐合金环3、盖板4、空腔5、太阳能吸收涂层6、太阳能集热装置7、槽式反射镜8、反射镜支架9、日跟踪装置10、集热管本体11、输送管道12、支撑架13、支持隔热环14、微弧面反射镜15、二次曲面反射镜16、抽真空接口组件17、导热翅片18、传热介质接口20、流道21、直管22、180°弯头23、法兰24、金属翼片25、第一集热管26、隔板27、第二集热管28、内导流管29。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或一个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种高温集热管，包括集热管本体11，集热管本体11一端为封闭端，另一端则集中设置有传热介质接口20，且在靠近传热介质接口20处焊接有一盖板4，主要由玻璃外管1、金属集热管组件2、可伐合金环3、盖板4几大部分组成，在金属集热管组件2的内部形成有可供传热介质流通的整体呈“U”型流向的流道21，流道21的进口和出口端分别连通一个传热介质接口20，玻璃外管1的一端封闭且套装在金属集热管组件2上，且通过可伐合金环3实现玻璃外管1的开口端和盖板4焊接，且使得玻璃外管1和金属集热管组件2之间形成空腔5，且空腔5呈真空状，且处在空腔5内的金属集热管组件2的外表面上设置有耐高温太阳能吸收涂层6。

本实施例中，金属集热管组件2处于空腔5内的一段整体呈“U”型管状，由平行的两根直管22通过一个180°弯头23连接后构成一个流道21，流道21的两端口分别连接有传热介质接口20，两根所述的直管22之间焊接有一金属翼片25，两个传热介质接口20的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和直管22形成90°弯头状，每个传热介质接口20外端口处焊接有法兰24。

本实施例中，空腔5内还设置有若干支撑隔热环14，用于支撑金属集热管组件2的尾端和玻璃外管1保持同心。

本实施例中，盖板4上还设置有抽真空接口组件17，抽真空接口组件17连通空腔5。

实施例2：

如图4和图5所示，一种高温集热管，包括集热管本体11，集热管本体11一端为半圆球形封闭端，另一端则集中设置有传热介质接口20，且在靠近传热介质接口20处焊接有一盖板4，主要由玻璃外管1、金属集热管组件2、可伐合金环3、盖板4几大部分组成，在金属集热管组件2的内部形成有可供传热介质流通的整体呈“U”型流向的流道21，流道21的进口和出口端分别连通一个传热介质接口20，玻璃外管1的一端封闭且套装在金属集热管组件2上，且通过可伐合金环3实现玻璃外管1的开口端和盖板4焊接，且使得玻璃外管1和金属集热管组件2之间形成空腔5，且空腔5呈真空状，且处在空腔5内的金属集热管组件2的外表面上设置有耐高温太阳能吸收涂层6。

本实施例中，金属集热管组件2包括两端均呈半圆球形封闭的第一集热管26和隔板27，隔板27上端连接第一集热管26顶部的内壁，另一端则和第一集热管26的底部保持一定的距离，使得隔板27把第一集热管26的内腔沿纵向分隔后构成一个流向呈“U”的流道21，第一集热管26顶部的左右两侧分别设置有一个传热介质接口20，传热介质接口20分别连通流道21的进出口，两个传热介质接口20的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和第一集热管26形成90°角，每个传热介质接口20外端口处均焊接有法兰24。

本实施例中，第一集热管26的内壁呈轴向方向上设置有若干的导热翅片18，导热翅片18相对于中心轴线呈辐射状设置。

本实施例中，盖板4上还设置有抽真空接口组件17，抽真空接口组件17连通空腔5。

实施例3：

如图6和图7所示，一种高温集热管，包括集热管本体11，其一端为半圆球形封闭端，另一端则集中设置有传热介质接口20，且在靠近传热介质接口20处焊接有一盖板4，主要由玻璃外管1、金属集热管组件2、可伐合金环3、盖板4几大部分组成，在金属集热管组件2的内部形成有可供传热介质流通的整体呈“U”型流向的流道21，流道21的进口和出口端分别连通一个传热介质接口20，玻璃外管1的一端封闭且套装在金属集热管组件2上，且通过可伐合金环3实现玻璃外管1的开口端和盖板4焊接，且使得玻璃外管1和金属集热管组件2之间形成空腔5，且空腔5呈真空状，且处在空腔5内的金属集热管组件2的外表面上设置有耐高温太阳能吸收涂层6。

本实施例中，金属集热管组件2包括两端均封闭的第二集热管28、内导流管29；内导流管29设置在第二集热管28内部，且底端口和第二集热管28的底部保持一定距离，其顶端口则经过90°弯后贯穿第二集热管28管壁后连接到其中一个传热介质接口20上，另一个传热介质接口20则和第二集热管28顶部的一侧贯通，且构成一个流道21；两个传热介质接口20的出口朝向正好反向且处在同一中心线上，和第二集热管28形成90°角，每个传热介质接口20外端口处均焊接有法兰24。

本实施例中，第二集热管28的内壁呈轴向方向上还设置有若干的导热翅片18，导热翅片18相对于中心轴线呈辐射状设置。

本实施例中，盖板4上还设置有抽真空接口组件17，抽真空接口组件17连通空腔5。

实施例4：

如图8、图9和图10所示，一种太阳能集热装置7，包括槽式反射镜8、反射镜支架9、日跟踪装置10以及如权利要求1所述的集热管本体11。

若干槽式反射镜8相互平行且排成一列安装在反射镜支架9上形成反射镜单列；集热管本体11设置在每个槽式反射镜8的线性聚焦点上，集热管本体11相互间平行排列，且相邻的两根集热管本体11通过一两端带法兰的输送管道12串接，日跟踪装置10和反射镜支架9组成一个联动系统，通过日跟踪装置10自动跟踪太阳光，从而带动反射镜支架9的整体联动。

集热管本体11的两端各有一支撑架13与反射镜支架9连接，用于支撑和固定集热管。

实施例5：

本实施例中，槽式反射镜9由若干块微弧面反射镜15组成，且在集热管本体11的上部还设置有二次曲面反射镜16，构成一个菲涅尔槽式集热装置。其它的和实施例4一样，在此不再一一赘述。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了玻璃外管、金属集热管组件、可伐合金环、盖板、环形空腔、太阳能吸收涂层、太阳能集热装置、槽式反射镜、反射镜支架、日跟踪装置、集热管本体、输送管道、支撑架、支持隔热环、微弧面反射镜、二次曲面反射镜、抽真空接口组件、导热翅片、传热介质接口、流道、直管、180°弯头、法兰、金属翼片、第一集热管、隔板、第二集热管、内导流管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。