[实用新型]一种太阳能高温集热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及到太阳能热利用的设备，具体涉及到一种真空管太阳能高温集热器。

背景技术

随着我国节能减排和建筑节能法律法规的实施，太阳能热利用产品市场巨大。这其中尤以太阳能热水器为最，但是由于集热技术限制，目前的太阳能集热器生产的热水水温基本低于80℃，处于低温应用范围，只能满足居民的一般需要。而今后太阳能光热转换领域的发展重点就包括太阳能中高温集热储热技术开发和工农业生产的示范应用，目前太阳能中高温集热技术还没有在工农业生产上得到理想的推广应用，形成了市场空白，因此急需开发新型中高温集热器，满足市场需要。

目前太阳能热水器采用的集热器中一般有平板集热器、全玻璃真空管集热器、玻璃--金属结构太阳集热管和热管--真空管式集热器，受集热温度的限制，前两种集热器一般应用低温热水器，而且因结构问题使得系统不能承压、稳定性差，热效率较低。玻璃-金属结构真空太阳集热管集热器是一根金属管外同心地套上一根玻璃管，金属管内表面镀选择性吸收涂层，金属管和玻璃管之间抽真空，金属管和玻璃管的两端用软金属片和可伐金属热封装，该结构与聚光板联合使用后，集热器温度可以达到中高温水平，但由于集热金属管温度升高后，其热膨胀系数和玻璃管无法匹配，同时集热管由于温度不均匀也会产生各种桡曲变形，导致玻璃管易受力破碎，这导致玻璃和金属间的热封装问题成为这种结构的一个技术难点，目前还尚难解决，因此，此种结构还不能用于中高温集热器长期实际运行使用。热管-真空管集热器是在金属热管(带铝羽)外同心套上一根全玻璃真空集热管，热管-真空管结构中的热管冷凝段是一段管子，传热尺寸很小，被加热水的需要在大容积的水箱中流过热管冷凝段外表面，在管外吸热变成饱和蒸汽时的蒸发热阻非常大，即使热管内工质的温度很高，也无法将热量有效的传递给被加热的水，使热效率不高。此外，此种形式的热管使用寿命较低，如何延长使用寿命还是一个技术瓶颈。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，避免玻璃和金属之间的热封装问题，提高集热器热效率，提出一种太阳能高温集热器，该集热器实现了玻璃真空管和金属导管的无焊接连接，既能承压，还能提供热水和高温蒸气供工农业上长期稳定的使用。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种太阳能高温集热器，主要由CPC聚光板、开放式热管-真空管集热管、竖式联箱、冷凝管和真空保温瓶等零部件组成。其结构特征是该热水器装有开放式热管-真空管集热管，它由全玻璃真空集热管和管内插入的一根同心金属热管组成，为减小热阻，热管外壁与玻璃内管内壁之间的间隙不能太大，根据全玻璃真空管内径大小一般间隙可设为6-10mm，热管管壁外部套上环形肋片以加强换热，热管底部用支架支撑，热管与真空管之间的间隙填充传导介质，传导介质是甘油和石墨粉混合物，这种填充物和金属肋片相结合可以使玻璃管和热管之间的导热能力良好。真空管出口与热管之间用硅胶保温塞软密封。

为解决目前的热管式太阳能热水器冷凝段换热面积过小和热管寿命较短的问题，本实用新型采用开放式热管系统。集热管中的热管出口不封闭，而是直接与竖式联箱连接组成开放式热管系统，冷凝管在联箱内可以U型也可以盘型配置，并能根据换热效果调整冷凝管尺寸，被加热工质水从冷凝管进水口进入冷凝管，从冷凝管出水口出来，水在冷凝管内流动，属于管内流动，传热面积可根据需要设计，可有效的解决蒸发热阻大的瓶颈问题。竖式联箱必须配制成全承压式，联箱底部设有注水管、抽气管和泄压管，注水管和水阀相连接，通过水阀控制进入联箱和热管内液体工质的质量，便液体工质超过联箱底部即可，抽气管和真空阀连接，通过真空阀对联箱内抽真空，泄压管和安全阀连接，通过安全阀控制联箱内压力，保证热管安全性。竖式联箱外包裹保温层，保温层外面套上真空保温瓶进行保温。

热管工质可以为水或其它液体。

数根开放式热管-真空管集热管和一个竖式联箱以及CPC聚光板共同连用组成了本实用新型的太阳能高温集热器，集热管的数目可以是6-10根，每根集热管外安装1个CPC聚光板，CPC聚光板是由具有CPC结构型面的钢板表面铺设一层反光铝箔形成，光反射率高。在热管中的液体工质被加热成饱和蒸汽进入竖式联箱，并通过竖式联箱内的冷凝管加热其中的被加热工质水，其本身被冷凝成饱和水在重力的作用下回到热管中，而冷凝管中的水被逐渐加热，数个开放式热管-真空管太阳能高温承压热水器串联使用，即可得到高温热水和高温蒸汽。

本实用新型解决了普通热管冷凝段蒸发热阻大的瓶颈，提高了换热性能，利用真空保温瓶进行保温，有效增加集热器的热效率，获得高温输出。

附图说明