[发明专利]一种链式太阳能高温集热管

说明书

技术领域

本发明属于一种太阳能热利用技术，具体是提出一种采用链式结构的高温集热管。

背景技术

槽式太阳能热发电技术是一种主流的太阳能热发电技术，而太阳能集热管是槽式太阳能热发电技术商业化的核心技术中的关键装置。

太阳集热管种类众多，但是能用于太阳能槽式热发电技术领域中的，只有金属吸热体真空管，因为该种集热管既要能耐高温的环境，又要具有承压的性能。这种金属吸热体真空热管的结构主要特点是采用双端开口的金属管，金属管外壁有高温选择性太阳能吸收涂层，金属管和外层玻璃管之间为高真空。但是由于金属和玻璃的热膨胀系数相差较大，在环境变化它们所产生的应力也不同，这样金属管与玻璃之间的连接部件很容易损坏，因此耐高温问题是集热管技术发展的一个难点。

此外，在400℃左右的高温情况下，当采用导热油为传热工质时，这种集热管的真空可靠性和实际使用寿命变差，因为在集热管壁会出现渗氢现象，破坏了集热管的真空度。以水作为传热工质较难达到400℃的高温。对于金属吸热体集热管的研究，虽然国外已有一定成果，但国内还处于仿制、探索、试验阶段。

发明内容

技术问题: 本发明的目的是提供一种新型链式太阳能高温集热管，该设计避免了传统中高温集热管需要面临玻璃金属这种异性材料封接的技术难题。保证能够达到380℃以上的高温，弥补太阳能在高温利用方面的不足。

技术方案：本发明的链式高温集热管包括蓄热单元节、双层真空玻璃管、端部底座、法兰盘、延伸圆管段、金属支撑杆、螺帽和螺栓；其中，在双层真空玻璃管的两端分别设有一个端部底座，在端部底座的外端设有法兰盘，在法兰盘的外端设有延伸圆管段，金属支撑杆穿过双层真空玻璃管、端部底座、法兰盘、延伸圆管段，其两端由螺帽和螺栓固定在延伸圆管段的外端，蓄热单元节由三根金属支撑杆作为导轨固定在双层真空玻璃管中。

所述的蓄热单元节包括金属管、蓄热介质、金属端盖，在金属管的两端分别设有一个金属端盖，在金属管内设有蓄热介质。

所述的蓄热单元节由多个蓄热单元节顺序排放在三根金属支撑杆之间组成。

所述的每一个蓄热单元节的长度为30cm，蓄热单元节的外表面有增强对太阳光的吸收并减小反射的涂层。

所述的两个端部底座以陶瓷为材料，选用陶瓷材料的SiO₂含量应与所用双层真空玻璃管相接近，这样因陶瓷与玻璃的膨胀系数相似，回避了高温下产生应力的问题。 

蓄热介质以KCl-LiCl为蓄热介质，其中KCl的质量分数为62%。

有益效果：

1. 本发明中只使用了陶瓷与玻璃的连接，来应对传统的太阳能集热管存在的玻璃与金属管间的封接难题，从而提高耐热性，弥补太阳能在高温利用的不足。

2. 同时采用相变储热材料，相变吸收的热量大，与传统技术中所采用的导热油或者水相比，热源能量的密度也得到提高。

3. 本发明具有耐高温的性质，提高了集热管的热源能量品质，适用范围更广。

附图说明

图1是本发明的总体的结构示意图；

图2是陶瓷底座的俯视图；

图3是法兰盘的俯视图；

图4是蓄热单元节的示意图；

图中有：蓄热单元节1、金属管10、蓄热介质11、金属端盖12，双层真空玻璃管2，端部底座3，法兰盘4，延伸圆管段5，金属支撑杆6，螺帽和螺栓7。

具体实施方式

本发明通过这样实现，将金属管分成若干蓄热单元节1，每节中封装能够进行相变蓄热的蓄热介质11，用于吸收储存集热管外壁涂层进行太阳光热转化后的热能，再将多节蓄热单元节1连成链状定位于由三根金属杆制成的金属支撑杆6之中，可沿其前后滑动。其外用双层真空玻璃管2做外套，保证良好的保温性能。最后用一个导热系数小于0.6λ/[W/m·k] 端部底座3来固定两端，两端用法兰盘4来限位链式蓄热单元节1，同时将金属杆制成的金属支撑杆6也通过螺钉和螺栓7固定在法兰延伸的延伸圆管段5上。

当采用以上设计后，在太阳光的照射下，具有涂层的金属管10吸收热量，蓄热介质11吸热发生相变，当装置达到所需高温后，将一端打开取出链式蓄热单元节1，放入冷源进行放热。