偏心內聚光高效真空集熱管的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于集熱管集熱技術領域，具體涉及一種偏心內聚光高效真空集熱管。
【背景技術】
[0002]太陽能是一種綠色可再生能源，太陽能的高效利用使人類社會進入一個節約能源減少污染的時代。根據2013年統計數據，我國太陽能熱水器總產量為6600萬m2，約占世界的80%以上；保有量31000萬m2，占世界的60%以上。但目前太陽能熱利用仍以低溫熱利用為主，主要用于洗浴用水的加熱，極少部分用于低溫干燥領域。研宄太陽能中溫熱能的工業利用，開發太陽能中溫集熱產品是經濟社會和技術發展的需要，是非常必要的。
[0003]在太陽能熱利用領域，集熱器可分為非聚光型集熱器和聚光型集熱器，從而對應著聚光型和非聚光型兩種不同的真空集熱管。
[0004]普通非聚光型太陽能集熱器的全年平均集熱溫度大都在50°C左右，均是蓄熱使用，一般滿足洗浴和部分生活熱水需求。而由于工業用熱范圍基本在80°C?250°C，因此，常規的非聚光型太陽能集熱器很難滿足工業用熱需求。
[0005]聚光型太陽能集熱器，由于可以有效提高太陽能集熱系統的集熱溫度和儲熱溫度，比較容易滿足250°C以下的工業用熱要求。
[0006]聚光型集熱器又分為外聚光型集熱器和內聚光型集熱器兩種:(I)外聚光型集熱器:外聚光型集熱器的聚光板暴露于空氣中，容易積灰和氧化，使聚光率下降，具有一定的使用局限性；另外，外聚光型集熱器必須配備太陽能跟蹤裝置，從而增加了集熱器成本。(2)內聚光型集熱器:內聚光型集熱器是將聚光板部分置于真空集熱管內部而不是簡單暴露于空氣中的集熱裝置，但是，目前市場上的內聚光型集熱器存在邊緣光線利用率低、采光角度小、聚焦小等各種缺點，仍然具有一定的使用局限性。
[0007]因此，設計一種集熱效率高、成本低以及結構簡單的真空集熱管，具有重要意義。【實用新型內容】
[0008]針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種偏心內聚光高效真空集熱管，可有效解決上述問題。
[0009]本實用新型采用的技術方案如下:
[0010]本實用新型提供一種偏心內聚光高效真空集熱管，包括:外玻璃罩管(1)、金屬吸熱內管⑵和高效聚光鏡(3);
[0011]金屬吸熱內管(2)同軸向設置于外玻璃罩管⑴的內部，并且，金屬吸熱內管⑵的軸心偏離外玻璃罩管(I)的軸心；
[0012]高效聚光鏡(3)設置于外玻璃罩管⑴和金屬吸熱內管(2)之間形成的腔體中。
[0013]優選的，高效聚光鏡(3)為復合拋物面聚光鏡，包括對稱的左拋物面和右拋物面、以及分別沿左拋物面和右拋物面向上形成的左漸開線和右漸開線組成；其中，左拋物面和右拋物面的相交線位于金屬吸熱內管(2)的正下方，并且，相交線與金屬吸熱內管的底部固定；左漸開線的頂部和右漸開線的頂部均與外玻璃罩管(I)的內壁接觸。
[0014]優選的，真空集熱管的兩端，通過左支撐配合安裝件和右支撐配合安裝件組裝；真空集熱管的內部，采用彈簧卡子支撐固定高效聚光鏡(3)。
[0015]優選的，外玻璃罩管(I)開設有與外玻璃罩管(I)內壁相通的抽真空排氣嘴(11)。
[0016]優選的，還包括至少一個吸氣劑；吸氣劑放置于外玻璃罩管(I)和金屬吸熱內管
(2)之間形成的腔體中，用于維持外玻璃罩管(I)和金屬吸熱內管(2)之間腔體的真空度。
[0017]優選的，外玻璃罩管(I)的內壁鍍有增透膜；外玻璃罩管(I)的材質為高硼娃玻璃；金屬吸熱內管(2)為銅管、不銹鋼管或鋁合金管；高效聚光鏡(3)為鏡面鋁材質，厚度為0.3?1.2mm ;外玻璃罩管(I)的直徑為金屬吸熱內管⑵直徑的8?12倍。
[0018]優選的，金屬吸熱內管(2)為直通管或U型管；金屬吸熱內管(2)的外表面鍍有吸收膜。
[0019]本實用新型還提供一種偏心內聚光高效真空集熱管的集熱方法，包括以下步驟:
[0020]SI，在外玻璃罩管⑴的內部同軸非同心設置金屬吸熱內管(2)，并在外玻璃罩管
(I)和金屬吸熱內管⑵之間形成的腔體中設置高效聚光鏡⑶；
[0021]S2，太陽光透過外玻璃罩管⑴后照射到高效聚光鏡(3)，高效聚光鏡(3)將接收半角以內入射的光線全部以反射的形式反射至位于外玻璃罩管(I)偏心位置的金屬吸熱內管⑵。
[0022]本實用新型提供的偏心內聚光高效真空集熱管及其集熱方法具有以下優點:具有集熱效率高、成本低、結構簡單以及不易積灰和氧化的優點，因此，是一款能夠廣泛應用在工業生產過程中的中高溫太陽能集熱產品。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型提供的偏心內聚光高效真空集熱管的橫截面圖；
[0024]圖2為本實用新型提供的偏心內聚光高效真空集熱管的橫截面簡化圖；
[0025]圖3為本實用新型提供的偏心內聚光高效真空集熱管的縱截面圖。
【具體實施方式】
[0026]以下對照附圖均以偏心內聚光高效真空集熱管為例，結合【具體實施方式】描述，對本實用新型的偏心內聚光真空集熱管結構作進一步說明。但本實用新型的實施例僅僅是對本專利的實施方式進行的描述，并非對偏心集熱管產品范圍進行界定，在不脫離本專利設計精神的前提下，本領域工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形或改進，尺寸規格的更改，均應落入本專利的權利要求書確定的保護范圍之內。
[0027]針對傳統的全玻璃太陽能真空集熱管只能用于低溫熱水的不足，以及外聚光集熱器的聚光板暴露于空氣中，容易積灰和氧化，聚光率低下等缺點，本實用新型提供了一種偏心內聚光高效真空集熱管及其集熱方法，具體的，結合圖1、圖2和圖3，偏心內聚光高效真空集熱管包括:外玻璃罩管1、金屬吸熱內管2和高效聚光鏡3 ;
[0028]金屬吸熱內管2同軸向設置于外玻璃罩管I的內部，并且，金屬吸熱內管2的軸心偏離外玻璃罩管I的軸心；高效聚光鏡3設置于外玻璃罩管I和金屬吸熱內管2之間形成的腔體中；其中，高效聚光鏡3聚光效果復合光學反射的設計理論，采用復合拋物面聚光鏡，包括對稱的左拋物面和右拋物面、以及分別沿左拋物面和右拋物面向上形成的左漸開線和右漸開線組成；其中，左拋物面和右拋物面的相交線位于金屬吸熱內管2的正下方，并且，相交線與金屬吸熱內管的底部固定；左漸開線的頂部和右漸開線的頂部均與外玻璃罩管I的內壁接觸。
[0029]實際應用中，外玻璃罩管I開設有與外玻璃罩管I內壁相通的抽真空排氣嘴11，在排氣工藝中，通過抽真空排氣嘴，將集熱管內的空氣抽出。集熱管的管內抽真空，通過真空減少金屬吸熱內管得到的熱量通過集熱管內部氣體對流和傳導造成的熱損失，使得熱量絕大部分通過金屬吸熱內管內的工質傳出集熱管，使集熱器的集熱效率得到保證。
[0030]還包括至少一個吸氣劑，例如，1-2個吸氣劑；吸氣劑放置于外玻璃罩管I和金屬吸熱內管2之間形成的腔體中，用于長久維持外玻璃罩管I和金屬吸熱內管2之間腔體的真空度。
[0031]本實用新型中，外玻璃罩管I的內壁鍍有增透膜，增加玻璃的透光率；外玻璃罩管I的材質為高硼硅玻璃；金屬吸熱內管2為銅管、不銹鋼管或鋁合金管，外表面鍍吸收膜，提高金屬吸熱內管對光的吸收率。高效聚光鏡3由反射率較高的鏡面鋁加工，厚度為0.3?1.2mm ;外玻璃罩管I的直徑為金屬吸熱內管2直徑的8?12倍，便于高效聚光鏡的集熱和聚光參數匹配。
[0032]本實用新型中，巧妙的在外玻璃罩管I的內部同軸非同心設置金屬吸熱內管2，并在外玻璃罩管I和金屬吸熱內管2之間形成的腔體中設置高效聚光鏡3 ;太陽光透過外玻璃罩管I后照射到高效聚光鏡3，高效聚光鏡3將接收半角以內入射的光線全部以反射的形式反射至位于外玻璃罩管I偏心位置的金屬吸熱內管2，可以得到120?180°C的中溫效果，集熱效率也顯著提高，能夠廣泛應用在工農業生產領域。可見，外玻璃罩管I內偏心位置的金屬吸熱內管不僅可以接收直射光，也接收一部分散射光，有效增加光熱轉換效率。
[0033]此外，真空集熱管的兩端，通過左支撐配合安裝件和右支撐配合安裝件組裝；真空集熱管的內部，采用彈簧卡子支撐固定高效聚光鏡3。對于左支撐配合安裝件和右支撐配合安裝件的具體結構形式，本實用新型并不限制，凡是能夠將外玻璃罩管1、金屬吸熱內管2和高效聚光鏡3裝配到一起的安裝件，均在本實用新型保護范圍之內，以下僅介紹一種具體的支撐配合安裝件的結構形式:
[0034]參考圖1-2，左支撐配合安裝件和右支撐配合安裝件