[发明专利]一种槽式太阳能热发电集热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于槽式太阳能热发电用的真空集热管，其玻璃金属封接采用间接包封结构，卸载装置沿用成熟和简化的卸载模式，为提高金属直管的换热效率，在金属管端口增加扰流片，因其另部件少、工艺简单、制造成本低，不仅适用于太阳能热发电，也适合其他如太阳能空调制冷、太阳能海水淡化等小型槽式热利用装置。属太阳能热利用技术领域。

背景技术

目前，国内外有关在槽式太阳能热发电装置中使用的真空集热管的差别主要在结构设计和封接方式上。Solel和Archimede公司采用的是外卸载结构，Schott公司采用的是内卸载结构，玻璃金属封接均采用热熔封接，但具体方法和使用的玻璃材料有差异。我国近年来开始加快对槽式太阳能热发电集热管的研发步伐，但是很多院校所和企业由于受制于玻璃材料，因此还不能从根本上超越国外的集热管。发明人的200420091975.1和200620113317.7实用新型专利，以及200610138447.0和200710090246.2等发明专利经生产证明完全适于工业化生产，该集热管具有国外集热管所不具备的强化换热功能，已在太阳能空调制冷和大型槽式热发电装置中应用。但从实例制作中发现，集热管的封接结构和强化换热方式还有进一步优化的余地，为进一步提高稳定性和可靠性，在工程化和产业化上有新的突破，不断缩小与国外同类产品的差距，应该在上述专利基础上对槽式太阳能热发电集热管的封接结构和扰流装置进行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用间接包封压缩封接技术提高槽式太阳能热发电集热管封接结构和卸载装置的稳定性和可靠性。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

槽式太阳能热发电集热管由玻璃外管、玻璃截管、金属内管、金属端盖、铁镍可伐件、卸载波纹管、玻璃封接料、管接件、消气环、排气管、扰流片组成，其特征在于：卸载波纹管设置在集热管两端；铁镍可伐件为凹形槽管状件，玻璃截管插入凹形槽内通过玻璃封接料热熔封接，另一端环形端口向内或向外翻边与卸载波纹管一端氩弧焊接，卸载波纹管另一端和管接件氩弧焊接，管接件和金属内管氩弧焊接，金属内管外表面真空溅射耐高温选择性热吸收涂层；消气环焊接在金属内管上。

所述玻璃外管选择线膨胀系数为33×10^-7/℃的高硬高透光率和具有高耐热性的3.3高硼硅玻璃管；高硼硅玻璃也称派莱克斯玻璃，在我国太阳能热水器行业应用已经非常广泛，成本也很低，虽然线膨胀系数为33×10^-7/℃，很难和国内的可伐合金材料匹配，但其物理性能很适合太阳能热发电。或选择线膨胀系数为(40-65)×10^-7/℃的中性5.0硼硅玻璃。

所述玻璃截管是根据使用要求切割玻璃外管而形成的玻璃短管，切割的目的是为了更好地实施玻璃金属封接。

所述铁镍可伐件一端冲压成凹形槽管状件，凹槽深5-10mm，另一端向内或向外翻边与卸载波纹管焊接；优选铁镍钴玻封合金4J29、4J44，线膨胀系数在20-450℃时为(46-55)×10^-7/℃；或选择4J42、4J45，线膨胀系数在20-450℃时为(40-75)×10^-7/℃的铁镍可伐合金；壁厚以0.3-2mm为宜。如图2所示。

所述玻璃封接料的线膨胀系数为(40-65)×10^-7/℃，介于玻璃截管和铁镍可伐件之间，软化和流散温度为300-800℃；选择的低熔玻璃粉氧化铅含量介于30-60％；如外玻璃管为中性玻璃则可选择无铅低熔玻璃粉。

所述卸载波纹管波节数在2-20波，波纹管壁厚为0.18-0.3mm，波高5-16mm，波距3-12mm，波纹管公称通径32-100mm；抗疲劳寿命应大于3万次；优选SUS304、321或SUS316、316L不锈钢材料。

所述管接件为中心内孔翻边的板状件，内孔与金属内管相匹配，翻边部与金属内管焊接，平面段端部与卸载波纹管氩弧焊接，材质为SUS304、321或SUS316、316L不锈钢，壁厚为0.3-2mm；采用内卸载结构时管接件为一端缩口，另一端扩口的管状件；缩口端与金属内管氩弧焊接，扩口端与卸载波纹管焊接，如图3所示。