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1、(10)申请公布号 CN 102927707 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102927707 A *CN102927707A* (21)申请号 201210440553.X (22)申请日 2012.11.07 F24J 2/46(2006.01) F24J 2/48(2006.01) (71)申请人 江苏尚森太阳能科技发展有限公司 地址 213002 江苏省常州市钟楼区玉龙路 213 号创业中心 8883 号 (72)发明人 黄护林 孙忠伟 (74)专利代理机构 常州市天龙专利事务所有限 公司 32105 代理人 周建观 张云 (54) 发明名称 太阳能集热管 (57。
2、) 摘要 本发明公开了一种太阳能集热管， 包括金属 内管、 金属外管、 第一联结头和第二联结头， 金属 外管套在金属内管外， 金属内管和金属外管的对 应位置均开有轴向缝， 金属内管的缝沿处与金属 外管对应的缝沿处形成密封边， 成为一套管体， 金属内管的外壁与金属外管的内壁之间为流道， 金属内管的内壁之内构成吸收腔， 金属内管的内 壁上具有氧化黑色层或者高吸收率的黑色涂层， 轴向缝上覆盖有透明玻璃， 金属外管外还包覆有 第一保温隔热层和第二保温隔热层， 透明玻璃的 边部插装在第一保温隔热层和第二保温隔热层之 间， 第一联结头和第二联结头分别固定在套管体 的两端。本发明制造简单， 成本低， 吸热效。
3、率高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种太阳能集热管， 其特征在于 ： a、 包括金属内管 （8） 、 金属外管 （7） 、 第一联结头 （15） 和第二联结头 （16） ， b、 所述金属外管 （7） 套在金属内管 （8） 外， 金属内管 （8） 和金属外管 （7） 的对应位置 均开有轴向缝 （8-1、 7-1） ， 金属内管 （8） 的缝沿处与金属外管 （7） 对应的缝沿处形成密封边 （11、 12） ， 使金属内。
4、管 （8） 和金属外管 （7） 成为一套管体， c、 所述金属内管 （8） 的外壁与金属外管 （7） 的内壁之间为流道 （13） ， 所述金属内管 （8） 的内壁 （18） 之内构成吸收腔 （3） ， 金属内管 （8） 的内壁 （18） 上具有氧化黑色层或者高吸收 率的黑色涂层， d、 所述轴向缝 （8-1、 7-1） 上覆盖有透明玻璃 （9） ， e、 所述金属外管 （7） 外还包覆有第一保温隔热层 （6） 和第二保温隔热层 （5） ， 所述透明 玻璃 （9） 的边部插装在第一保温隔热层 （6） 和第二保温隔热层 （5） 之间， f、 所述第一联结头 （15） 和第二联结头 （16） 分别固。
5、定在套管体的两端， g、 所述第一联结头 （15） 和第二联结头 （16） 均具有液流口 （15-1、 16-1） ， 液流口 （15-1、 16-1） 与流道 （13） 连通。 2.根据权利要求1所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述金属内管 （8） 的缝沿处与金 属外管 （7） 对应的缝沿处焊接在一起而形成密封边 （11、 12） 。 3. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述金属内管 （8） 的内壁 （18） 上的氧化黑色层是高温处理的氧化黑色层。 4. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述金属内管 （8） 的内壁 （18） 上的高吸收。
6、率的黑色涂层是高吸收率的高温黑色涂层。 5. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述透明玻璃 （9） 是低发射率、 高透过率的透明玻璃。 6. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述流道 （13） 内设有传热肋片 （14） ， 所述传热肋片 （14） 设在金属内管 （8） 和 / 或金属外管 （7） 上。 7. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述金属内管 （8） 两端均具有 第一球头 （8-2、 8-3） ， 所述第一联结头 （15） 和第二联结头 （16） 上均具有相应的第二球头 （15-2、 16-2） ， 第一球头 （。
7、8-2、 8-3） 与第二球头 （15-2、 16-2） 之间形成一定液流缝隙 （19、 20） ， 液流缝隙 （19、 20） 两端分别连通相应的液流口 （15-1、 16-1） 和流道 （13） 。 8.根据权利要求1所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述轴向缝 （8-1、 7-1） 的面积为 吸收腔 （3） 的横截面面积的 520%。 9. 根据权利要求 1 所述的太阳能集热管， 其特征在于 ： 所述套管体的两端固定有第一 管体联结法兰 （4） 和第二管体联结法兰 （10） ， 第一联结头 （15） 和第二联结头 （16） 上分别 具有第一联结法兰 （15-3） 和第二联结法兰 （1。
8、6-3） ， 第一联结法兰 （15-3） 和第二联结法兰 （16-3） 分别与相应的第一管体联结法兰 （4） 和第二管体联结法兰 （10） 固定连接。 权 利 要 求 书 CN 102927707 A 2 1/4 页 3 太阳能集热管 技术领域 0001 本发明涉及一种中高温太阳能集热管， 属于太阳能中高温利用领域。 背景技术 0002 太阳能中高温利用主要由槽式聚焦器、 太阳能自动跟踪装置、 中高温集热管、 应用 装置等组成。 太阳能经槽式聚焦器聚焦到集热管的吸收面上， 加热吸收面， 使吸收管的温度 升高， 流体在吸热管内流动， 吸收吸热管的能量而升高温度， 作为中高温利用的工作介质。 00。
9、03 目前， 在中高温集热系统中， 都采用玻璃 - 金属真空集热管作为接收器。其基本结 构为外管为玻璃管， 内管为金属管， 两端采用金属波纹管、 可伐合金以及法兰将玻璃管与金 属管连接起来， 玻璃管与金属管采用热压封接或熔封封接。金属外管外壁利用磁控溅射有 选择性吸收涂层， 玻璃管与金属管间抽真空 （如图 6） 。然而， 由于玻璃管与金属管的封接工 艺复杂， 技术难度高， 磁控溅射的选择性吸收膜层在高温下的性能稳定性难以控制， 以至于 目前只有德国的 Schott、 以色列 Solel、 意大利 ENEA 三个厂家掌握了这种高温真空集热管 的制造工艺。国内目前还没有能够生产用于太阳能中高温利用。
10、的商业产品。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种能够克服玻璃 - 金属真空太阳能集热管密封工艺复 杂、 结构复杂及接收器吸热管周向温度分布不均匀问题的太阳能集热管。 0005 实现上述目的的技术方案是 ： 一种太阳能集热管， 包括金属内管、 金属外管、 第一 联结头和第二联结头， 所述金属外管套在金属内管外， 金属内管和金属外管的对应位置均 开有轴向缝， 金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处形成密封边， 使金属内管和金属 外管成为一套管体， 所述金属内管的外壁与金属外管的内壁之间为流道， 所述金属内管的 内壁之内构成吸收腔， 金属内管的内壁上具有氧化黑色层或者高吸收率的黑色涂层， 。
11、所述 轴向缝上覆盖有透明玻璃， 所述金属外管外还包覆有第一保温隔热层和第二保温隔热层， 所述透明玻璃的边部插装在第一保温隔热层和第二保温隔热层之间， 所述第一联结头和第 二联结头分别固定在套管体的两端， 所述第一联结头和第二联结头均具有液流口， 液流口 与流道连通。 0006 所述金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处焊接在一起而形成密封边。 0007 所述金属内管的内壁上的氧化黑色层是高温处理的氧化黑色层。 0008 所述金属内管的内壁上的高吸收率的黑色涂层是高吸收率的高温黑色涂层。 0009 所述透明玻璃是低发射率、 高透过率的透明玻璃。 0010 所述流道内设有传热肋片， 所述传热肋片设。
12、在金属内管和 / 或金属外管上。 0011 所述金属内管两端均具有第一球头， 所述第一联结头和第二联结头上均具有相应 的第二球头， 第一球头与第二球头之间形成一定液流缝隙， 液流缝隙两端分别连通相应的 液流口和流道。 0012 所述轴向缝的面积为吸收腔的横截面面积的 520%。 说 明 书 CN 102927707 A 3 2/4 页 4 0013 所述套管体的两端固定有第一管体联结法兰和第二管体联结法兰， 第一联结头和 第二联结头上分别具有第一联结法兰和第二联结法兰， 第一联结法兰和第二联结法兰分别 与相应的第一管体联结法兰和第二管体联结法兰固定连接。 0014 所述金属外管外还包覆有第一保。
13、温隔热层和第二保温隔热层。 0015 采用上述技术方案后， 由于所述金属内管和金属外管的对应位置均开有轴向缝， 金属内管的缝沿处与金属外管对应的缝沿处形成密封边， 使金属内管和金属外管成为一套 管体， 因此， 取消了现有技术的玻璃 - 金属管之间的密封工艺和高温选择性吸收涂层， 从而 克服了玻璃 - 金属真空太阳能集热管密封工艺复杂、 结构复杂及接收器吸热管周向温度分 布不均匀问题 ； 再由于所述金属内管的外壁与金属外管的内壁之间为流道， 所述金属内管 的内壁之内构成吸收腔， 金属内管的内壁上具有氧化黑色层或者高吸收率的黑色涂层， 所 述轴向缝上覆盖有透明玻璃， 所述金属外管外还包覆有第一保温。
14、隔热层和第二保温隔热 层， 所述透明玻璃的边部插装在第一保温隔热层和第二保温隔热层之间， 因此， 使用时， 太 阳光经从太阳能集热管的轴向缝处的透明玻璃进入吸收腔， 由金属内管的内管壁吸收太阳 能而升温， 流道内的介质 （如水、 油） 与金属内管进行流动换热， 金属内管将吸收的太阳能传 给流体介质， 提高介质的出口温度 ； 吸收腔内的内壁上具有氧化黑色层或者高吸收率的黑 色涂层， 因而太阳光吸收率高 ； 透明玻璃以及第一保温隔热层和第二保温隔热层可以有效 降低吸收腔的对外界的散热， 提高了吸收腔的温度和吸热效率。 本发明不仅制造简单， 成本 低， 可以大规模生产， 而且具有热效率与玻璃 - 金。
15、属真空太阳能集热管相当， 工作范围和应 用场合宽等优点。 附图说明 0016 以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。 0017 图 1 是本发明的太阳能集热管的结构正视图。 0018 图 2 是图 1 的 A-A 剖视图 ； 图 3 是图 2 的 B-B 剖视图 ； 图 4 是本发明中的联结头的结构示意图 ； 图 5 是本发明中的金属内管、 金属外管与透明玻璃、 保温隔热层的装配结构图 ； 图 6 是现有技术的太阳能集热管的结构示意图。 具体实施方式 0019 如图 6 所示， 现有技术的太阳能集热管， 为外管为玻璃管， 内管为金属管， 两端采 用金属波纹管、 可伐合金以及法兰将。
16、玻璃管与金属管连接起来， 玻璃管与金属管采用热压 封接或熔封封接。 0020 如图 1、 2、 3、 4、 5 所示， 本发明的一种太阳能集热管， 包括金属内管 8、 金属外管 7、 第一联结头 15 和第二联结头 16， 所述金属外管 7 套在金属内管 8 外， 金属内管 8 和金属外 管7的对应位置均开有轴向缝8-1、 7-1， 金属内管8的缝沿处与金属外管7对应的缝沿处形 成密封边 11、 12， 使金属内管 8 和金属外管 7 成为一套管体， 所述金属内管 8 的外壁与金属 外管 7 的内壁之间为流道 13， 所述金属内管 8 的内壁 18 之内构成吸收腔 3， 金属内管 8 的 内壁。
17、18上具有氧化黑色层或者高吸收率的黑色涂层， 所述轴向缝8-1、 7-1上覆盖有透明玻 说 明 书 CN 102927707 A 4 3/4 页 5 璃 9， 所述金属外管 7 外还包覆有第一保温隔热层 6 和第二保温隔热层 5， 所述透明玻璃 9 的边部插装在第一保温隔热层 6 和第二保温隔热层 5 之间， 所述第一联结头 15 和第二联结 头 16 分别固定在套管体的两端， 所述第一联结头 15 和第二联结头 16 均具有液流口 15-1、 16-1， 液流口 15-1、 16-1 与流道 13 连通。 0021 如图 2 所示， 所述金属内管 8 的缝沿处与金属外管 7 对应的缝沿处焊接。
18、在一起而 形成密封边 11、 12。所述金属内管 8 的缝沿处与金属外管 7 对应的缝沿处也可以是一体制 造而形成密封边 11、 12。 0022 所述金属内管 8 的内壁 18 上的氧化黑色层是高温处理的氧化黑色层。高温处理 的氧化黑色层一般是指金属经 300500加热， 表面生成的氧化黑色层。 0023 所述金属内管8的内壁18上的高吸收率的黑色涂层是高吸收率的高温黑色涂层。 高吸收率的高温黑色涂层一般是指黑铬涂层， 或黑镍涂层， 或三靶磁控溅射制备铝-铜-铁 准晶涂层。 0024 所述透明玻璃 9 是低发射率、 高透过率的透明玻璃。 0025 低发射率、 高透过率的透明玻璃可以采用上海硅。
19、酸盐研究所研制的 LowE 玻璃， 该 玻璃利用真空沉积技术的在玻璃表面沉积一层低辐射涂层， 一般由若干金属或金属氧化物 薄层和衬底组成。 0026 如图 3、 5 所示， 所述流道 13 内设有传热肋片 14。传热肋片 14 能够扰动流道 13 内 的流体介质， 能使流体介质较好地与套管体进行流动换热。 0027 如图 3、 5 所示， 所述传热肋片 14 设在金属内管 8 上。或者所述传热肋片 14 设在 金属外管 7 上。或者所述传热肋片 14 设在金属内管 8 和金属外管 （7） 上。 0028 如图 3、 5 所示， 所述金属内管 8 两端均具有第一球头 8-2、 8-3， 所述第一。
20、联结头 15 和第二联结头 16 上均具有相应的第二球头 15-2、 16-2， 第一球头 8-2、 8-3 与第二球 头 15-2、 16-2 之间形成一定液流缝隙 19、 20， 液流缝隙 19、 20 两端分别连通相应的液流口 15-1、 16-1 和流道 （13） 。通过液流缝隙 19、 20， 流体介质能够均匀覆盖流过金属内管 8 的外 表面， 进一步提高换热效果。 0029 如图 2、 5 所示， 所述轴向缝 8-1、 7-1 的面积为吸收腔 3 的横截面面积的 520%。这 样， 具有较高的太阳光吸收率， 可以有效的吸收入射的太阳辐射能量。 0030 如图 2、 5 所示， 最好。
21、是， 所述轴向缝 8-1、 7-1 的面积为吸收腔 3 的横截面面积的 10%。 0031 如图 1、 2、 3、 4、 5 所示， 所述套管体的两端固定有第一管体联结法兰 4 和第二管体 联结法兰10， 第一联结头15和第二联结头16上分别具有第一联结法兰15-3和第二联结法 兰 16-3， 第一联结法兰 15-3 和第二联结法兰 16-3 分别与相应的第一管体联结法兰 4 和第 二管体联结法兰 10 固定连接。 0032 如图1、 2、 3、 5所示， 为了降低热损失， 所述金属外管7外还包覆有第一保温隔热层 5 和第二保温隔热层 6。 0033 如图 1、 2、 3、 5 所示， 使用时。
22、， 流体介质 （如水、 油） 从所述第一联结头 15 的液流口 15-1流经液流缝隙19， 进入流道13 ； 同时， 太阳光经太阳能集热管的轴向缝8-1、 7-1处的 低发射率、 高透明的透明玻璃 9 进入吸收腔 3， 由金属内管 8 的内管壁 18 吸收太阳能而升 温， 流道 13 内的流体介质与金属内管 8 进行流动换热， 金属内管 8 将吸收的太阳能传给流 说 明 书 CN 102927707 A 5 4/4 页 6 体介质， 提高流体介质的温度。流道 13 内的流体介质再从经液流缝隙 20， 从第二联结头 16 的液流口 16-1 流出。 说 明 书 CN 102927707 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102927707 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102927707 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102927707 A 9 。