[发明专利]一种螺旋变化的太阳能真空集热管及真空集热系统

说明书

本发明提供了一种螺旋变化的太阳能真空集热管及真空集热系统，包括外管和内管，所述外管内套设有内管，外管和内管之间形成真空腔，所述内管内设有换热管，所述内管与换热管之间填充相变材料；所述内管的第一端和外管的第一端均密封，内管的第二端与外管的第二端之间通过封接件连接；所述换热管为螺旋弹性盘管，从第二端到第一端，所述的螺旋弹性盘管的螺距不断的减小。本发明采用螺距变化结构的弹性管束和相变材料结合在一起，因为螺旋弹性管束的螺距变化、空间布置以及质量轻等有点，使其对相变材料有很好的响应，可以产生较大的扰动，提高换热效率，激发多阶频率的振动，能量分布较均匀。

技术领域

本发明属于太阳能集热管技术领域，尤其涉及一种螺旋变化的太阳能真空集热管及真空集热系统。

背景技术

太阳能作为最清洁的能源之一，在环境污染严重的今天得到了越来越广泛的关注和应用。然而由于季节、昼夜等自然条件的限制以及阴晴雨雪等随机天气因素的影响，太阳辐照度呈现分散性和间歇性，给大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续稳定的能源，就需要将晴朗日间的太阳辐射储存起来，以供夜间及阴雨天使用。相变蓄热材料利用物质在相变过程中产生的相变热来进行热量的储存和利用，具有蓄热密度高、蓄放热过程近似等温等优点，可以很好的应用于太阳能储存。

可查的文献表明，国内外已经有很多专家学者尝试相变蓄热式太阳能集热器的研制。如太阳能相变蓄热集热管(申请号：200820150741.8)披露了相变蓄热材料封装于密封容器中，密封容器置于太阳能集热管中，在太阳能集热管与密封容器之间填充传热介质。这项技术的缺点为球形密封容器在传热介质中随机性较高，难以保证集热管的温度和流量稳定，而且复杂的结构增加了制作成本，降低了使用寿命。相变储能型太阳能真空集热管(申请号：201410024269.3)披露了金属翅片成层状设置在内壁内并划分为多个换热空间，在每个换热空间内填充相变材料，U型水管通过换热空间进行换热。这项技术的缺点为当相变材料过热时，集热管内高压力难以释放，造成安全隐患。相变蓄热式太阳能真空集热管及其组成的太阳能热水器(申请号：201510321109.X)披露了金属内管内填充有相变蓄热材料，相变蓄热材料内埋有U型换热管,U型换热管的进口端和出口端均伸出金属内管的开口端并穿过密封盖固定。这项技术的缺点是单纯的U型换热管与相变材料间换热面积较小，换热效率较低。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种螺旋变化的太阳能真空集热管，有效解决太阳能利用分散性、间接性问题，提高相变材料导热系数，提高换热效率，安全稳定，使用寿命长等优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种螺旋变化的太阳能真空集热管，包括外管和内管，所述外管内套设有内管，外管和内管之间形成真空腔，所述内管内设有换热管，所述内管与换热管之间填充相变材料；所述内管的第一端和外管的第一端均密封，内管的第二端与外管的第二端之间通过封接件连接；其特征在于，所述换热管为螺旋弹性盘管，从第二端到第一端，所述的螺旋弹性盘管的螺距不断的减小。

作为优选，从第二端到第一端，螺旋盘管的螺距不断的减小的幅度不断增加。

作为优选，所述弹性盘管包括进口集管、出口集管和螺旋盘管，螺旋盘管为两个，分别是第一盘管和第二盘管，其中第一盘管与进口集管连通，第二盘管与出口集管连通，两个盘管在第一端通过集箱连通，使得盘管连接集箱的端部形成管束自由端。

作为优选，螺旋盘管绕着内管的中心线为螺旋，所述第一盘管和第二盘管间隔布置。

作为优选，所述进口集管和出口集管位于第二端。

作为优选，从第二端到第一端，螺旋盘管的管径不断的减小。

作为优选，从第二端到第一端，螺旋盘管的管径不断的减小的幅度不断增加。