一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管制造技術

一種自聚光全玻璃真空太陽能集熱管屬于太陽能利用裝置領域，具有太陽能集熱管的基本組成，特征在于罩玻璃管(1)的上半側管壁呈聚光透鏡(7)的結構和/或下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成并能聚光的凹面反射鏡面(8)，聚光焦線均投射在內玻璃管(2)的耐高溫選擇性吸熱膜(3)上；聚光透鏡(7)為雙凸透鏡(9)或管狀菲涅爾透鏡(10)，同時罩玻璃管(1)的外徑超常規的大于內玻璃管(2)的外徑；光照能量密度高，工質溫升快、溫度高，能達中溫范疇，能廣泛用于多領域，聚光鏡與全玻璃真空管本體合二為一，結構簡單、易制作，占用空間小，反射鏡面不外暴露，易維護、成本低，相容性、擴展性強，適宜于大規模生產。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于太陽能利用裝置領域，涉及一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，特別適用于中溫太陽能熱利用。
技術介紹
目前國內研發的適用于熱力、熱電工程的中高溫太陽能集熱管裝置中，均采用聚光方式獲得中高溫熱量，其聚光方式大體有兩種，一種是外聚光式，一種是內聚光式。外聚光式太陽能集熱管裝置中，采用拋物面槽式反光鏡，在拋物面槽式反光鏡的焦線位置上安裝直通式金屬-玻璃真空集熱管，增大太陽光照能量密度，提高金屬-玻璃真空集熱管的溫度。外聚光式太陽能集熱管裝置的優點在于，聚光鏡采光面積大，聚光比高，能采集高溫大熱量，是當前和今后一段時期太陽能熱力發電和高溫熱力工程的主流設備，其不足之處在于，聚光鏡與真空集熱管分體，金屬-玻璃真空集熱管的制造技術比較復雜，制造設備投資大，生產成本比較高，集熱器整體裝置工程展開面積大，而且拋物面槽式反光鏡還需配備自動跟蹤日光轉動裝置，再者，由于聚光鏡的反光鏡面均裸露在野外，風吹雨淋日曬，因此，抗風防蝕性能要求高，反光鏡面的維護保養工作量較大、工作壽命較短，因此，其比較適用于集中式規模化熱力發電項目，不適用于用地偏緊的城市分布式公共熱力工程，尤其不適用于小型熱力工程。內聚光式玻璃真空太陽能集熱管，一種是在全玻璃真空管的真空腔中安裝金屬曲面反光板，形成反射鏡面，由其將陽光聚焦到內玻璃管的吸熱膜上，一種是在全玻璃真空管的罩玻璃管的軸向下半側管壁的內表面上蒸鍍鋁膜，形成凹面反射鏡面，由其將陽光聚焦到內玻璃管的吸熱膜上，從而提高全玻璃真空管的吸熱溫度，以上兩種內聚光式都能有效地提高全玻璃真空管的太陽光能量密度，能采集到較高溫度的熱能；內聚光式玻璃真空太陽能集熱管屬于中溫集熱管，適于小型熱力工程，整體裝置占用空間小，反射鏡面不外暴露，易維護，其不足之處在于，前一種結構中，金屬曲面反光板需耗用大量的鏡面不銹鋼板，使得產品生產成本高，另方面全玻璃真空管的真空腔中安裝金屬曲面反光板，會影響真空品質的長期保持，增大熱損，從而使全玻璃真空管的集熱性能加速衰退，后一種結構中，蒸鍍鋁膜工藝難度大，需專用鍍膜設備和工裝，投資大，生產成本較高。
技術實現思路
解決的技術問題:提供一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，屬于中溫集熱管，將聚光鏡與全玻璃真空管本體合二為一。利用玻璃本身的特點，通過改變全玻璃真空管的罩玻璃管的幾何結構和/或表面結構，使玻璃自體形成能聚光的聚光透鏡和/或反射鏡，同時加大全玻璃真空管的罩玻璃的直徑與內玻璃管的直徑的比值，能克服現有技術中存在的不足，能較大地提高內玻璃管上的吸熱膜的太陽光照能量密度，實現太陽能中溫利用，并且易制作，生產成本低，便于產業化生產，同時，系統相容性、擴展性強，便于廣泛推廣應用。采用的技術方案:一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，包括全玻璃真空管的罩玻璃管、外表面上涂敷有耐高溫選擇性吸熱膜的內玻璃管、真空腔、支架以及消氣劑，其特征在于:罩玻璃管的軸向上半側管壁呈具有聚光透鏡的結構和/或罩玻璃管的軸向下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面；聚光透鏡能將太陽光透射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上，凹面反射鏡面能將太陽光反射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上；所述聚光透鏡為一個罩玻璃管的內壁周向對稱內凸，并且軸向延伸的雙凸透鏡，或者為一個周向對稱，并且軸向延伸的管狀菲涅爾透鏡。有益效果:本專利技術的復合聚光型結構中，當罩玻璃管的軸向上半側管壁呈聚光透鏡結構和罩玻璃管的軸向下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面時，太陽光透過聚光透鏡聚焦到內玻璃管的上半側外表面上的耐高溫選擇性吸熱膜上，未被內玻璃管截獲的太陽光被金屬凹面反射鏡面聚焦到內玻璃管的下半側外表面上的耐高溫選擇性吸熱膜上，又由于罩玻璃管的外徑遠大于內玻璃管的直徑，因此，雙重聚光作用能使耐高溫選擇性吸熱膜獲得成倍增加的光強；本專利技術中還有如下二種聚光型結構，透鏡聚光型，即僅有罩玻璃管的軸向上半側管壁呈聚光透鏡結構，或反射聚光型，即僅有罩玻璃管的軸向下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面結構，二者均分別將聚光焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上，均分別能使耐高溫選擇性吸熱膜獲得大光強；所述三種聚光型結構構成的自聚光全玻璃太陽能真空集熱管均能較顯著地提高耐高溫選擇性吸熱膜的太陽光照能量密度，導熱工質溫升快、溫度高，能達到中溫集熱管范疇，由其組裝的太陽能集熱裝置能產生中溫范疇的熱油或較高溫度的熱水、蒸汽、干熱空氣，可應用于采暖、空調、蒸餾、干燥、海水淡化、紡織印染等諸多領域，占用空間小，反射鏡面不外暴露，易維護；聚光鏡與全玻璃真空管本體合二為一，結構簡單、易制作、生產成本低，具有較高性價比，產品系統相容性、擴展性強，經濟性好，適宜于大規模生產。附圖說明圖1、復合聚光型整體組成結構示意圖；圖2、按圖1中所示的A-A剖面(一)圖；圖3、按圖1中所示的A-A剖面(二)圖；圖4、凸透鏡罩玻璃管式徑向截面圖；圖5、菲涅爾透鏡罩玻璃管式徑向截面圖；圖6、圓型凹面反射鏡面罩玻璃管式徑向截面圖；圖7、CPC復合拋物面型凹面反射鏡面罩玻管式徑向截面圖；圖8、對稱拋物面型凹面反射鏡面罩玻管式徑向截面圖。具體實施方式結合附圖進一步詳加說明:如圖1 3所示，復合聚光型自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，包括全玻璃真空管的罩玻璃管1、外表面上涂敷有耐高溫選擇性吸熱膜3的內玻璃管2、真空腔4、支架5以及消氣劑6 ;罩玻璃管I的軸向上半側管壁呈具有聚光透鏡7的結構，同時，罩玻璃管I的軸向下半側管壁的外表面上涂敷由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面8 ;聚光透鏡7能將太陽光透射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜3上，凹面反射鏡面8能將太陽光反射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜3上；所述聚光透鏡7為一個罩玻璃管I的內壁周向對稱內凸，并且軸向延伸的雙凸透鏡9，所述內壁周向對稱內凸是在制作罩玻璃管I的毛坯管時拉制而成，或者預先拉制一個雙凸玻璃棱鏡后，再無間隙地融接在罩玻璃管I的軸向的一側，所述雙凸透鏡9的外曲面(曲率半徑R1)即構成罩玻璃管I的軸向上半側管壁的外表面(曲率半徑1且R1 = R)，所述雙凸透鏡9朝向內玻璃管2的內曲面的曲率半徑為R2，且R2彡R，設定R2及雙凸透鏡9的厚度，即能確定雙凸透鏡9的焦點、焦距，選擇內曲面的曲率半徑R2和雙凸透鏡9的厚度，即可使經其聚焦后的太陽光投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜3上；或者所述聚光透鏡7為一個周向對稱，并且軸向延伸的管狀菲涅爾透鏡10，所述管狀菲涅爾透鏡10是基于常規平面型菲涅爾聚光鏡的原理，將罩玻璃管I的軸向上半側管內壁表面在制毛坯管時作成鋸齒狀且周向對稱分布的偶數個軸向條紋(或稱偶數個棱柱凸透鏡)的組合，并且使經其聚焦·后的太陽光投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜3上；所述由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面8，是在罩玻璃管I的軸向下半側管壁的外表面上，采用磁控濺射法涂敷鋁膜，或鋁-三氧化二鋁復合膜，或鋁-不銹鋼復合膜而構成；凹面反射鏡面8的外表面上涂敷有不透光的耐候性保護層11，所述耐候性保護層11為白色乳膠，或涂敷丙稀酸樹脂，或涂油漆，以保護凹面反射鏡面8安全無損。如圖1、4所示，僅有聚光透鏡7結構，并且聚光透本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，包括全玻璃真空管的罩玻璃管、外表面上涂敷有耐高溫選擇性吸熱膜的內玻璃管、真空腔、支架以及消氣劑，其特征在于：罩玻璃管的軸向上半側管壁呈具有聚光透鏡的結構和/或罩玻璃管的軸向下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面；聚光透鏡能將太陽光透射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上，凹面反射鏡面能將太陽光反射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上；所述聚光透鏡為一個罩玻璃管的內壁周向對稱內凸，并且軸向延伸的雙凸透鏡，或者為一個周向對稱，并且軸向延伸的管狀菲涅爾透鏡。

【技術特征摘要】
1.一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，包括全玻璃真空管的罩玻璃管、外表面上涂敷有耐高溫選擇性吸熱膜的內玻璃管、真空腔、支架以及消氣劑，其特征在于:罩玻璃管的軸向上半側管壁呈具有聚光透鏡的結構和/或罩玻璃管的軸向下半側管壁的外表面上涂敷有由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面；聚光透鏡能將太陽光透射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上，凹面反射鏡面能將太陽光反射聚焦，聚焦后的焦線投射在所述耐高溫選擇性吸熱膜上； 所述聚光透鏡為一個罩玻璃管的內壁周向對稱內凸，并且軸向延伸的雙凸透鏡，或者為一個周向對稱，并且軸向延伸的管狀菲涅爾透鏡。2.根據權利要求1所述的一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，其特征在于:所述由金屬膜構成的能聚光的凹面反射鏡面(8)，是在罩玻璃管(I)的軸向下半側管壁的外表面上，采用磁控濺射法涂敷鋁膜，或鋁-三氧化二鋁復合膜，或鋁-不銹鋼復合膜而構成。3.根據權利要求1或2所述的一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，其特征在于:所述凹面反射鏡面(8)外表面上具有耐候性保護層(11)。4.根據權利要求1或2所述的一種自聚光全玻璃太陽能真空集熱管，其特征在于:所述凹面反射鏡面(8)所依附的罩玻璃管(I)的軸向下半側管壁為圓弧面形，或者為CPC復合拋物面形，或者為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程翠英，羅贊繼，于學德，李峰，
申請(專利權)人：程翠英，羅贊繼，于學德，李峰，
類型：實用新型
國別省市：