一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管制造技術

本發明專利技術涉及一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。包括槽式聚光器、外管和內管，所述外管和內管為同軸設置的圓管；所述外管和內管之間設有遮熱板，覆蓋內管上部無聚光光斑的一側，透明遮熱板具有對太陽輻射波段高透過，對中遠紅外輻射波段高反射的特性。本發明專利技術在保證遮熱板對真空集熱管接收太陽直射能量干擾小的同時，有效減少了內管對外的輻射熱損，是一種工藝簡單、可靠性高、能有效減少熱損的帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。

High temperature vacuum heat collecting tube with transparent heat shield

The invention relates to a high temperature vacuum heat collecting tube with a transparent heat shield. Including the trough concentrator, the outer tube and the inner tube, the outer tube and the inner tube for coaxial tubes arranged; the outer tube and the inner tube is arranged between the heat shield plate, one side covering the top of the inner tube without focusing spot, transparent heat shield plate of solar radiation band high through the characteristics of far infrared the high reflective band radiation. The invention ensures the heat shield plate receiving direct solar energy at the same time the interference small vacuum tube, the inner tube can effectively reduce the radiation heat loss to the outside, is a simple process, high reliability, can effectively reduce the heat loss of high temperature vacuum tube covered with transparent hot plate.

【技術實現步驟摘要】
一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管
本專利技術屬于太陽能光熱利用
，涉及太陽能槽式聚焦集熱裝置，具體涉及一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。
技術介紹
槽式太陽能發電是當前應用最廣、技術成熟的太陽能熱發電技術，通常聚光集熱溫度在400℃左右。真空集熱管外管和內管之間抽成真空，極大的抑制了兩者之間的對流和導熱，因此真空集熱管內管主要以輻射換熱方式對外散熱。根據斯蒂芬-玻爾茲曼定律，物體對外輻射熱量與其溫度的4次方相關，且內管外壁面的選擇性吸收涂層的發射率隨內管溫度的升高而增大，當內管溫度為400℃時其涂層發射率可達0.1，所以隨著高溫真空集熱管集熱溫度的升高，其對外輻射熱損會急劇增大；同時隨著集熱溫度的升高，內管對外光譜輻射峰值對應的波長逐漸變小并接近太陽輻射波段，外管對太陽輻射波段具有高透過率，這使得會有相當一部分波段的輻射熱量能夠穿過外管，導致內管透過外管直接與大氣環境的輻射損失增大。所以高溫真空集熱管在較高集熱溫度下，對外輻射熱損很大，嚴重影響了集熱管集熱效率，因此減少高溫真空集熱管的輻射熱損具有很大意義。
技術實現思路
為了實現在輻射熱損占比高的情況下，減少真空集熱管的輻射熱損，提高太陽能利用效率，本專利技術提供一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管包括槽式聚光器1、外管2和內管3，所述外管2和內管3為同軸設置的圓管；所述外管2和內管3之間設有透明遮熱板4，覆蓋內管3無聚光光斑的一側，透明遮熱板4具有對太陽輻射波段高透過，對中遠紅外輻射波段高反射的特性。進一步限定的技術方案如下：所述透明遮熱板4的橫截面為圓弧形。所述透明遮熱板4的材料為太陽輻射波段高透過率的透明材料。所述太陽輻射波段高透過率的透明材料為高透硼硅酸鹽玻璃、高透明塑料。所述透明遮熱板4的內側面設有反射層，或外側面設有反射層，或內外側面均設有反射層。所述反射層的材料為具有在太陽輻射波段高透過、中遠紅外波段高反射的性質的選擇性透過涂層。所述選擇性透過涂層為摻雜錫的氧化銦涂層、摻雜鋁或鎵的氧化鋅涂層。所述內管3外表面設有內管涂層31，內管涂層31材料為太陽能選擇性吸收材料。所述太陽能選擇性吸收材料為金屬氧化物陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。所述透明遮熱板4與內管3之間的徑向間距小于15mm。本專利技術的有益技術效果體現在以下方面：1.有效減少內管對外輻射熱損。由于增設的透明遮熱板內側、或者外側、或者內外兩側為選擇性透過涂層，其具有在太陽輻射波段高透過率、中遠紅外波段高反射率的特性。內管輻射波段極大部分在中遠紅外波段，透明遮熱板可以將其覆蓋的內管部分輻射的能量反射。本專利技術透明遮熱板放置的要盡可能靠近內管，而不與內管接觸，因為透明遮熱板與內管徑向間距小，使遮熱板對內管視角系數較大，可將反射回的輻射能量大部分反射回內管。透明遮熱板可以設置為與內管徑向間距小于15mm，橫截面為圓弧形，或使其對內管視角系數盡可能大的其他形狀。從輻射換熱熱阻方面看，增加透明遮熱板，不僅增添了透明遮熱板表面熱阻，而且減小了被覆蓋部分內管對玻璃管和天空輻射的透過率，增加了內管對玻璃管和天空輻射的空間熱阻。故增設透明遮熱板達到了減少內管對外管的輻射損失和內管透過外管對天空的輻射損失的目的。2.透明遮熱板對真空集熱管接收太陽直射能量干擾小。由于增設的透明遮熱板具有在太陽輻射波段高透過率的特點，可使透明遮熱板對內管接收直接太陽輻射的影響很小，更好的提高透明遮熱板熱性能。3.由上述1、2點所述，雖然增設透明遮熱板損失了一部分可接收太陽輻射能量，但是由于透明遮熱板反射層的作用減少的輻射損失經過初步計算為損失的可接收太陽輻射能量的2-4倍，即透明遮熱板作用明顯。4.工藝簡單，可靠性高。在內管和外管之間環形腔體內增設透明遮熱板的加工工藝比較簡單。透明遮熱板處于真空環境中，可以避免環境侵蝕，具有清潔性和持久性的特點。總之，本專利技術所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管在保證遮熱板對真空集熱管接收太陽直射能量干擾小的同時有效減少了內管對外的輻射熱損，是一種工藝簡單、可靠性高、能有效減少熱損的帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。附圖說明圖1為太陽能槽式聚焦集熱裝置的整體結構示意圖。圖2為本專利技術帶透明遮熱板的高溫真空集熱管的橫截面示意圖。圖3為太陽能槽式聚焦集熱裝置的工作原理圖。圖4為透明遮熱板的內外側面均設有反射層的示意圖。上圖中序號：槽式聚光器1、外管2、內管3、內管涂層31、透明遮熱板4、反射層41。具體實施方式下面結合附圖，通過實施例對本專利技術作進一步地說明。實施例1參見圖1和圖2，一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管包括槽式聚光器1、外管2和內管3，外管2和內管3為同軸設置的圓管。外管2和內管3之間安裝有透明遮熱板4，透明遮熱板4的橫截面為圓弧形，覆蓋內管3無聚光光斑的一側，透明遮熱板4的材料為太陽輻射波段高透過率的透明材料，具體為高透硼硅酸鹽玻璃。透明遮熱板4具有對太陽輻射波段高透過，對中遠紅外輻射波段高反射的特性。透明遮熱板4的內側面設有反射層41，反射層41的材料為透明的摻雜錫的氧化銦材料，具有在太陽輻射波段高透過、中遠紅外波段高反射的性質。內管3外表面設有內管涂層31，內管涂層31材料為太陽能選擇性吸收材料，具體為黑鉻涂層。如圖3所示，透明遮熱板4與槽式聚光器1相對設置，而且太陽能槽式聚焦集熱裝置通過自動跟蹤太陽位置始終使太陽入射輻射盡量垂直槽式聚光器光孔進入槽式聚光器1，透明遮熱板4不會阻擋被槽式聚光器1反射的光線。增設的透明遮熱板4，其透明基板為高透材料，反射層41為選擇性透過涂層，都具有在太陽輻射波段高透過的特點，使增設透明遮熱板4引起的太陽輻射減小較少。同時，透明遮熱板4與內管3間距較小，使反射層41對內管視角系數很大，反射層41對中遠紅外波段高反射，可以將其覆蓋的內管3部分輻射的能量大部分反射回內管3，達到較少輻射熱損的目的。如圖3所示，本實施例內管3直徑70mm，外管2內徑115mm，外徑120mm，透明遮熱板4與內管3徑向間距為7.5mm，內管3外壁面溫度為700K，環境溫度為300K，太陽輻照強度為1000W/m2，內管涂層31發射率為0.1，反射層41反射率為0.95，透明遮熱板4太陽輻射透過率為0.9。通過上述條件計算得到，未設置透明遮熱板4時真空集熱管熱損267.78W/m，設置遮熱板4時，真空集熱管熱損240.72W/m，熱量損失減少10.11％。實施例2參見圖4，透明遮熱板4的內外側面均設有反射層41，反射層41的材料為摻雜鋁的氧化鋅材料，具有在太陽輻射波段高透過、中遠紅外波段高反射的性質。其它結構同實施例1。本實施例內管3直徑70mm，外管2內徑115mm，外徑120mm，透明遮熱板4與內管3徑向間距為7.5mm，內管3外壁面溫度為700K，環境溫度為300K，太陽輻照強度為800W/m2，內管涂層31發射率為0.1，反射層41反射率為0.95，透明遮熱板3太陽輻射透過率為0.9。通過上述條件計算得到，未設置透明遮熱板4時真空集熱管熱損256.38W/m，設置透明遮熱板4時，真空集熱管熱損內側面設有反射層227.47W/m，熱量損失減少13.6％。雖然增設透明遮熱板4損失了一部分可接收太陽輻射能量，但是由于反射層41的作用減少的輻射損失經過初步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，包括槽式聚光器（1）、外管（2）和內管（3），所述外管（2）和內管（3）為同軸設置的圓管，其特征在于：所述外管（2）和內管（3）之間設有透明遮熱板（4），覆蓋內管（3）無聚光光斑的一側，透明遮熱板（4）具有對太陽輻射波段高透過，對中遠紅外輻射波段高反射的特性。

【技術特征摘要】
1.一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，包括槽式聚光器（1）、外管（2）和內管（3），所述外管（2）和內管（3）為同軸設置的圓管，其特征在于：所述外管（2）和內管（3）之間設有透明遮熱板（4），覆蓋內管（3）無聚光光斑的一側，透明遮熱板（4）具有對太陽輻射波段高透過，對中遠紅外輻射波段高反射的特性。2.根據權利要求1所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，其特征在于：所述透明遮熱板（4）的橫截面為圓弧形。3.根據權利要求1所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，其特征在于：所述透明遮熱板（4）的材料為太陽輻射波段高透過率的透明材料。4.根據權利要求3所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，其特征在于：所述太陽輻射波段高透過率的透明材料為高透硼硅酸鹽玻璃、高透明塑料。5.根據權利要求1所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管，其特征在于：所述透明遮熱板（4）的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：裴剛，黃小娜，王其梁，楊洪倫，趙斌，李晶，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：安徽,34