[实用新型]一种新型结构的高温太阳能真空集热管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型结构的高温太阳能真空集热管，主要用于太阳能聚光集热发电系统的集热器中，属于太阳能光热利用技术领域。

背景技术

聚光集热发电是一种太阳能热利用技术，主要包括槽式聚光集热系统和菲涅尔聚光集热系统。集热管是上述系统的核心部件，通常由表面制备了吸热涂层的金属内管、带有增透膜的玻璃外管和连接两者的波纹管组成。

中国专利CN102519160A公开了一种直通式太阳能集热管，包括玻璃外管、金属内管、端盖、波纹管、可伐合金环、遮光环及吸气剂装置，波纹管的一端通过端盖与金属内管连接，另一端通过连接件与可伐合金环连接。该集热管将波纹管放置与玻璃外管外侧，影响了集热面积，整管利用率不高。

中国专利CN101986060A公开了一种太阳能吸热管，该集热管采用了金属薄壁与玻璃外管直接熔封的封接方式，金属薄壁刀口最外边缘厚度小于0.05毫米，刀口锥度小于3°，或者薄壁刀口具有二次削薄段，二次削薄段的锥度小于3°。该薄壁刀口插入玻璃外管端口的管壁中，与玻璃外管熔封在一起。采用这种封接方式的优点是结构简单，实现了玻璃外管与金属的直接封接。但这种封接方式的可靠性与成品率还有待提高。

美国专利US7013887B2公开了一种真空集热管结构，包括金属内管、玻璃外管、波纹管以及遮光罩。该集热管将波纹管封装在玻璃外管内侧，属于内封结构。这种结构的集热管有效的增加了吸热面积，提高了整管利用率。但该集热管将波纹管与金属内管连接端放置于波纹管内部，在制造过程中波纹管处于压缩状态，一方面增加了制造难度，另一方面也不利于工作过程中应力的释放。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种新型结构太阳能高温真空集热管。

一种新型结构的高温太阳能真空集热管，主要由金属内管、波纹管、遮光罩、可伐合金环、玻璃外管、吸氢材料、蒸散型吸气剂、二次激活用吸氢罐、抽气管和高真空截止阀等组成。所述的玻璃外管两端分别通过可伐合金环与遮光罩相连接；波纹管介于金属内管与玻璃外管（外玻管）之间，两端分别与金属内管和遮光罩相连，在金属内管与玻璃外管之间形成真空环形空间；所述的吸氢材料和蒸散型吸气剂设置于金属内管与玻璃外管之间；所述的二次激活用吸氢罐设置于遮光罩上，通过抽气管与真空环形空间连通，所述的抽气管上设置高真空截止阀。本结构的集热管便于随时检测其管内真空度，并利于在使用10年或者20年后可以打开截止阀对集热管重新进行抽真空处理，同时更换二次激活用吸氢罐中的吸氢材料，进而提高集热管的寿命，并保持其优异的性能。

所述的金属内管的外表面设置太阳能吸热涂层，内壁设置阻氢涂层，工作温度可达到600℃。钢管内表面带有阻氢涂层，可有效防止传热介质中氢的扩散，提高集热管真空寿命。所述的金属内管的外径为30-100毫米，厚度为1-6毫米。

所述玻璃外管内、外壁均设有均匀致密的增透膜，以提高玻璃外管在可见光范围内的透过率，太阳光谱平均透过率达到92～99%。玻璃外管外径为70-150毫米，厚度为2-4毫米。可伐合金环与玻璃外管直接熔封在一起。

在遮光罩上设置可重复使用的抽真空封离装置（包括抽气管、二次激活用吸氢罐和高真空截止阀），可快速获得高真空，在集热管服役期间并可进行反复抽真空，延长集热管使用寿命，提高制造效率。二次激活用吸氢罐内部为高效吸氢材料，端口装有过滤片，集热管在使用一段时间后，通过激活吸氢罐中的吸氢材料来提高管内真空度，降低集热管的热损，以提高集热管的使用寿命，其中的吸氢材料在使用若干年后可进行更换。

所述的遮光罩具有锥形或直筒形状，为一体式遮光罩，设置于波纹管外侧，遮光罩一端与可伐合金环连接，另一端与波纹管连接。遮光罩可避免波纹管被聚光直射，防止其温度上升过高而导致波纹管失效，该装置可延长波纹管寿命，提高封装可靠性。所述的遮光罩壁厚为1～5毫米，长度为10～60毫米。

所述波纹管由薄壁金属挤压成型而成，与遮光罩直接连接，并位于遮光罩内侧，另一端与金属内管连接。通过波纹管的伸缩变化可有效释放金属内管与玻璃外管膨胀量不同带来的应力。

所述波纹管内侧设置吸氢材料支架，防止吸氢材料被聚光直射，确保真空稳定性。另外，还设置蒸散型吸气剂支架。

所述的玻璃外管材质为硼硅玻璃，由膨胀系数相同的单一材料构成，或由具有不同膨胀系数的多种材料串联构成。