本實用新型屬于太陽能光熱利用技術領域，涉及太陽能集熱元件，具體涉及一種槽式太陽能高溫真空集熱管。

技術背景

槽式聚光集熱系統(tǒng)是目前高溫太陽能利用商業(yè)化程度最高、技術最為成熟的集熱裝置，槽式太陽能高溫真空集熱管是槽式聚光集熱系統(tǒng)的核心部件，其運行溫度一般在200-400℃的中高溫，廣泛應用在太陽能海水淡化、太陽能制冷、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)等領域中。

目前,中低溫的太陽能真空集熱管有較好的集熱效果，但是槽式太陽能真空集熱管由于集熱溫度較高，集熱管對外熱量散失較大，造成在較高集熱溫度下集熱效率下降，特別是在槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，真空集熱管集熱溫度更是可以達到400℃，這使得集熱管熱損量呈指數(shù)式急劇增大，進一步降低了太陽能高溫真空集熱管集熱效率，造成了槽式聚光集熱系統(tǒng)獲取更高集熱溫度一大攔路虎。因此降低較高集熱溫度下的槽式太陽能高溫真空集熱管熱損問題具有較高的學術和商業(yè)價值。

技術實現(xiàn)要素：

為了削減槽式聚光型太陽能真空管在較高集熱溫度下較大的對外輻射熱損，有效地提高太陽能真空管的集熱效率，本實用新型提出了一種槽式太陽能高溫真空集熱管。

一種槽式太陽能高溫真空集熱管包括外玻璃罩管2和內(nèi)吸熱管3，外玻璃罩管2和內(nèi)吸熱管3之間的空腔為真空環(huán)形空間5；

所述內(nèi)吸收管3為復合曲面異形管，內(nèi)吸收管3的頂面31和底面32均為平面，兩側的側面33為相同曲率的圓弧面；

與內(nèi)吸收管的頂面31對應的真空環(huán)形空間5內(nèi)設有遮熱板4，遮熱板4覆蓋內(nèi)吸收管3無聚光光斑的一側；與內(nèi)吸熱管3相對的遮熱板的內(nèi)側面為發(fā)射面41，反射面41為具有在紅外波段高反射率、低發(fā)射率特性膜層；遮熱板的外側面為吸收面42，吸收面42為具有在太陽輻射波段高吸收率、紅外波段低發(fā)射率特性膜層。

進一步限定的技術方案如下：

所述內(nèi)吸熱管3的橫截面呈矩形狀，其中頂面31和底面32平行，兩側的側面33為圓管切割掉頂部和底部剩余的圓弧面。

所述頂面31對應的內(nèi)吸收管的圓心角為120°～150°，所述底面32對應的內(nèi)吸收管的圓心角為100°～180°。

所述遮熱板4設置在內(nèi)吸收管的頂面31的上方，遮熱板4的橫截面為U形或圓弧形。

所述遮熱板4覆蓋內(nèi)吸收管3的圓心角為120°～150°。

所述遮熱板4的寬度不小于內(nèi)吸熱管的頂面31的寬度；所述頂面31與遮熱板4寬度方向兩側邊緣之間的垂直距離為1～5 mm。

所述遮熱板4的材料為鋁合金或銅合金。

所述反射面41的材料為反射膜或拋光金屬表面；吸收面42的材料為常溫下在0.2～3μm的太陽輻射波段吸收率92%以上、在3μm以上的紅外波段發(fā)射率低于8%的選擇性吸收涂層。

所述反射膜的材料為鋁膜或銀膜，所述拋光金屬面為拋光鋁合金表面；常溫下在0.2～3μm的太陽輻射波段吸收率92%以上、在3μm以上的紅外波段發(fā)射率低于8%的選擇性吸收涂層的材料為金屬氧化物陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。

本實用新型的有益技術效果體現(xiàn)在以下方面：

1.通過改變真空集熱管內(nèi)吸收管形狀，減少內(nèi)管表面積，減少內(nèi)管對外輻射面積，從而降低真空集熱管熱損量。本實用新型中，將傳統(tǒng)圓形內(nèi)管的頂面和底面設計成平面，有效的減少了集熱管內(nèi)管表面積，同時在實際應用中也不會對內(nèi)吸收管吸收太陽輻照量產(chǎn)生影響。

2.通過在內(nèi)管上部增設U形或圓弧形的遮熱板，由于所述遮熱板內(nèi)表面具有高反射率特性，可以進一步將內(nèi)管上部將遮熱板遮住的內(nèi)管部分對外輻射熱量大部分反射回到內(nèi)管上；同時在遮熱板外表面設置選擇性吸收涂層，遮熱板可以有效的吸收太陽輻照從而使得遮熱板溫度提升，進而大幅減少內(nèi)管與遮熱板之間的輻射換熱量；通過以上對遮熱板內(nèi)、外表面的優(yōu)化涂層設計，可以在上述1的基礎上進一步減少真空集熱管熱損量。增設遮熱板，雖然遮擋住了部分內(nèi)管可接收到的太陽直射輻照，減少了內(nèi)管的吸熱量，但是通過數(shù)值分析發(fā)現(xiàn)，遮熱板減少的集熱管熱損量要大于遮擋的太陽直射輻照得熱量，說明這個方案的可行性。

3.將真空集熱管內(nèi)管改造成異型管，簡單方便，易操作；遮熱板設置于集熱管內(nèi)部，具有清潔性、持久性、結構簡單、易于制造等優(yōu)點。

槽式太陽能高溫真空集熱管內(nèi)管與外管之間為真空環(huán)形空間，這有效阻止了集熱管內(nèi)管通過熱對流和熱導方式將熱量散失出去，所以集熱管主要熱損方式為輻射散熱。根據(jù)傳熱學知識，物體對外輻射散熱量與該物體的輻射面積成正比；所以本實用新型通過增設遮熱板以及改變集熱管內(nèi)吸收關形狀達到降低集熱管熱損，有效地解決了太陽能真空管中高溫情況下散熱損失大的問題，具有很好的使用和推廣價值。

附圖說明

圖1為槽式太陽能高溫真空集熱管裝配于太陽能槽式聚光集熱系統(tǒng)中橫截面示意圖。

圖2為遮熱板4為圓弧形覆蓋內(nèi)吸收管的圓心角為150°示意圖。

圖3為遮熱板4為U形覆蓋內(nèi)吸收管的圓心角為150°示意圖。

上圖中序號：槽式太陽能高溫真空集熱管1，外玻璃罩管2，內(nèi)吸收管3，遮熱板4，反射層41，吸收層42，真空環(huán)形空間5，聚光器6。

具體實施方式

下面結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地描述。

參見圖1，一種槽式太陽能高溫真空集熱管1包括外玻璃罩管2和內(nèi)吸熱管3，外玻璃罩管2和內(nèi)吸熱管3之間的空腔為真空環(huán)形空間5。內(nèi)吸收管3在傳統(tǒng)圓形管基礎上改造為復合曲面異形管，內(nèi)吸熱管3的橫截面呈矩形狀，將傳統(tǒng)圓形內(nèi)吸收管的上、下部分切割成上、下弦表面，實現(xiàn)頂面31和底面32平行，兩側側面33為圓管切割掉頂部和底部剩余的相同曲率的圓弧面。頂面31對應的內(nèi)吸收管的圓心角為140°，底面32對應的內(nèi)吸收管的圓心角為120°。

頂面31上方的真空環(huán)形空間5內(nèi)設有遮熱板4，遮熱板4的寬度等于內(nèi)吸熱管的頂面31的寬度。遮熱板4的材料為鋁合金，橫截面為U形，覆蓋內(nèi)吸收管的圓心角為140°。遮熱板4的寬度與內(nèi)吸熱管的頂面31的寬度相同；頂面31的與遮熱板4寬度方向兩側邊緣之間的垂直距離為2mm。與內(nèi)吸熱管的頂面31對應的遮熱板4的內(nèi)側面為發(fā)射面41，反射面41材料為鋁膜；遮熱板4的外側面為吸收面42，吸收面42材料為金屬氧化物陶瓷鍍膜帶，金屬氧化物陶瓷鍍膜帶在常溫下0.2~3μm的太陽輻射波段吸收率92%以上、在3μm以上的紅外波段發(fā)射率低于8%特性。

根據(jù)輻射傳熱公式，將傳統(tǒng)圓形內(nèi)吸收管上、下部分切割成上、下弦表面后，內(nèi)吸收管的表面積將會大幅減小，根據(jù)本實施例設置的上、下表面對應的圓心角角度，異形吸收管的外表面相比傳統(tǒng)圓形內(nèi)吸收管減少10.8%表面積，這就相當于集熱管熱損減少類似的比例。

在槽式太陽能高溫真空集熱系統(tǒng)中，隨著太陽在一天中高度角不斷變化，該槽式聚光系統(tǒng)需要跟蹤太陽以達到最大的集熱效果，槽式聚光器6與太陽能真空集熱管1固定在一起旋轉跟蹤太陽，此時，遮熱板4將一直正對太陽直射輻照，且設置遮熱板覆蓋圓心角角度能夠保證不遮擋槽式聚光器6反射的太陽光線。其中遮熱板4與內(nèi)吸收管的頂面31的視角系數(shù)接近于1，這就使得該內(nèi)吸熱管部分的輻射熱量基本全部投射到遮熱板4的反射層41上。反射層41具有高反射率，可以這部分輻射熱量大部分反射回到內(nèi)吸熱管3上，從而降低內(nèi)吸收管對外輻射散熱。遮熱板4的吸收層42吸收太陽直射輻射后，遮熱板4的整體溫度將明顯升高，這使得被遮熱板4遮擋的內(nèi)吸熱管的頂面31與遮熱板4之間的輻射傳熱量大幅減小，間接地減少了輻射熱損。

實施例2

參見圖2,遮熱板4為圓弧形狀，遮熱板4的寬度大于內(nèi)吸熱管的頂面31的寬度；遮熱板4覆蓋內(nèi)吸收管3的圓心角為150°。其它結構同實施例1。

實施例3

參見圖3，遮熱板4為U型，遮熱板4的寬度大于內(nèi)吸熱管的頂面31的寬度，遮熱板4覆蓋內(nèi)吸收管3的圓心角為150°。其它結構同實施例1。