[发明专利]压力式内聚光热管集热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热管集热器，特别涉及一种压力式内聚光集热器，属太阳能热利用领域。

背景技术

对于太阳能热水器以及中高温太阳能热利用系统来说，目前的热管真空管式太阳能集热器一般存在以下问题：

1)不采用热管作为吸热元件的(如申请号分别为200510075639.7、200710202123.3的中国专利等)，由于水直接在玻璃管内沿管壁流动，从而使的所产生的水垢直接附着在玻璃管壁面，影响了太阳光线的透射；另外由于玻璃管本身的强度较低，从而使整个集热器承压能力较差。不论这种集热器是否采用聚光装置来提高集热温度，其可靠性都是无法解决的。如申请号为200510086598.1的中国专利所提出的结构，由于采用的是直通式金属管，面临着承压能力或玻璃金属密封的可靠性问题。

2)采用热管作为吸热元件且不聚光的，目前来说主要是将其置于双层玻璃管内，热管两侧加装翅片来提高效率(如申请号为01141781.1的中国专利)。但是，由于太阳能转换成的热能经过一层玻璃管壁的导热，在经过对流和辐射传递给热管，最后通过热管的相变换热传递给工作流体，这个过程与不采用热管的集热器相比，势必降低工作流体的温度。从而使集热器的使用范围受到了很大限制。

3)采用热管作为吸热元件且引入聚光装置的，这种类型的集热器一般是将聚光器和热管同时封装在双层玻璃管的内管内部(如申请号为200510094657.X的中国专利)，这种结构热管和聚光器所处的空间真空度难以保证，若要提高真空度，就带来了热管管壁和玻璃管的封接问题，即金属与玻璃的可靠封接问题，目前来说只有可伐合金材料可以胜任，而这种材料的价格较高，从而提高了集热器的造价，不利于技术的推广。

4)目前的技术中，热管与联箱的连接一般使用内孔为圆柱形的接头底座(如申请号为200510008450.6的中国专利，专利号为ZL200620004190.5的中国专利等提出的密封结构)，这种方式对于常压或低压的热水系统可靠性较高，但对于高压系统来说，其结构形式很容易造成密封不可靠。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计一种压力式内聚光热管集热器。

本发明的技术方案是：压力式内聚光热管集热器，由压力式密封装置、联箱10、外玻璃管5、内玻璃管4、CPC聚光装置6、热管1、纳米导热浆层7以及端盖3组成，其中：所述热管1同轴穿过压力式密封装置；所述外玻璃管5和内玻璃管4的开口处相互封接，所述外玻璃管5和内玻璃管4的夹层之间设有CPC聚光装置6；所述热管1置于内玻璃管4内部并且与内玻璃管4同轴布置；热管1外壁与内玻璃管4内壁之间充装纳米导热浆层7；所述外玻璃管5和内玻璃管4之间的空腔抽成真空或充入惰性气体；所述内玻璃管4置于CPC聚光装置6的聚焦处，管口处设有端盖3。

优选内玻璃管4的外壁覆有选择性吸收涂层，用以吸收CPC聚光装置聚集的太阳辐射能；内玻璃管4置于CPC聚光装置7的聚焦处(内玻璃管置于CPC聚光器的底部)，热管置于内玻璃管内部并且与内玻璃管同轴布置，热管外壁与内玻璃管内壁之间充装纳米导热浆。所述纳米导热浆层7的纳米导热浆由导热系数大于200W/m·K的粒径10～200纳米的颗粒物与导热液混合而成，体积比1∶1～10∶1，优选纳米的颗粒物为铝粉或铜粉。在外玻璃管和内玻璃管的封接处设有端盖，其作用是将纳米导热浆封装于内玻璃管与热管之间。端盖3中心开孔，用于热管1伸出。所述热管1的冷凝段插入联箱10；处于玻璃管中的热管部分为热管的蒸发段，处于联箱中的热管部分为热管的冷凝段。

当太阳平行光照射到处在双层玻璃管间的CPC聚光装置时，所述CPC聚光装置将太阳光全部反射到内玻璃管的外壁面，通过外壁面所涂覆的选择性吸收涂层将辐射能吸收，使得内玻璃管外壁面温度升高，再依次通过内玻璃管壁、纳米导热浆、热管管壁的导热将热量传递至热管，使得热管正常工作，以相变换热的方式最终将热量传递给联箱内的水。

本发明的进一步方案是：