本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及太陽(yáng)能槽式聚焦集熱裝置，具體涉及一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。

背景技術(shù)：

槽式太陽(yáng)能發(fā)電是當(dāng)前應(yīng)用最廣、技術(shù)成熟的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，通常聚光集熱溫度在400℃左右。真空集熱管外管和內(nèi)管之間抽成真空，極大的抑制了兩者之間的對(duì)流和導(dǎo)熱，因此真空集熱管內(nèi)管主要以輻射換熱方式對(duì)外散熱。根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，物體對(duì)外輻射熱量與其溫度的4次方相關(guān)，且內(nèi)管外壁面的選擇性吸收涂層的發(fā)射率隨內(nèi)管溫度的升高而增大，當(dāng)內(nèi)管溫度為400℃時(shí)其涂層發(fā)射率可達(dá)0.1，所以隨著高溫真空集熱管集熱溫度的升高，其對(duì)外輻射熱損會(huì)急劇增大；同時(shí)隨著集熱溫度的升高，內(nèi)管對(duì)外光譜輻射峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)逐漸變小并接近太陽(yáng)輻射波段，外管對(duì)太陽(yáng)輻射波段具有高透過(guò)率，這使得會(huì)有相當(dāng)一部分波段的輻射熱量能夠穿過(guò)外管，導(dǎo)致內(nèi)管透過(guò)外管直接與大氣環(huán)境的輻射損失增大。所以高溫真空集熱管在較高集熱溫度下，對(duì)外輻射熱損很大，嚴(yán)重影響了集熱管集熱效率，因此減少高溫真空集熱管的輻射熱損具有很大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了實(shí)現(xiàn)在輻射熱損占比高的情況下，減少真空集熱管的輻射熱損，提高太陽(yáng)能利用效率，本實(shí)用新型提供一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。

一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管包括槽式聚光器1、外管2和內(nèi)管3，所述外管2和內(nèi)管3為同軸設(shè)置的圓管；

所述外管2和內(nèi)管3之間設(shè)有透明遮熱板4，覆蓋內(nèi)管3無(wú)聚光光斑的一側(cè)，透明遮熱板4具有對(duì)太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)，對(duì)中遠(yuǎn)紅外輻射波段高反射的特性。

進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：

所述透明遮熱板4的橫截面為圓弧形。

所述透明遮熱板4的材料為太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)率的透明材料。

所述太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)率的透明材料為高透硼硅酸鹽玻璃、高透明塑料。

所述透明遮熱板4的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反射層，或外側(cè)面設(shè)有反射層，或內(nèi)外側(cè)面均設(shè)有反射層。

所述反射層的材料為具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)、中遠(yuǎn)紅外波段高反射的性質(zhì)的選擇性透過(guò)涂層。

所述選擇性透過(guò)涂層為摻雜錫的氧化銦涂層、摻雜鋁或鎵的氧化鋅涂層。

所述內(nèi)管3外表面設(shè)有內(nèi)管涂層31，內(nèi)管涂層31材料為太陽(yáng)能選擇性吸收材料。

所述太陽(yáng)能選擇性吸收材料為金屬氧化物陶瓷鍍膜帶或黑鉻涂層。

所述透明遮熱板4與內(nèi)管3之間的徑向間距小于15mm。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.有效減少內(nèi)管對(duì)外輻射熱損。由于增設(shè)的透明遮熱板內(nèi)側(cè)、或者外側(cè)、或者內(nèi)外兩側(cè)為選擇性透過(guò)涂層，其具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)率、中遠(yuǎn)紅外波段高反射率的特性。內(nèi)管輻射波段極大部分在中遠(yuǎn)紅外波段，透明遮熱板可以將其覆蓋的內(nèi)管部分輻射的能量反射。本實(shí)用新型透明遮熱板放置的要盡可能靠近內(nèi)管，而不與內(nèi)管接觸，因?yàn)橥该髡跓岚迮c內(nèi)管徑向間距小，使遮熱板對(duì)內(nèi)管視角系數(shù)較大，可將反射回的輻射能量大部分反射回內(nèi)管。透明遮熱板可以設(shè)置為與內(nèi)管徑向間距小于15mm，橫截面為圓弧形，或使其對(duì)內(nèi)管視角系數(shù)盡可能大的其他形狀。

從輻射換熱熱阻方面看，增加透明遮熱板，不僅增添了透明遮熱板表面熱阻，而且減小了被覆蓋部分內(nèi)管對(duì)玻璃管和天空輻射的透過(guò)率，增加了內(nèi)管對(duì)玻璃管和天空輻射的空間熱阻。故增設(shè)透明遮熱板達(dá)到了減少內(nèi)管對(duì)外管的輻射損失和內(nèi)管透過(guò)外管對(duì)天空的輻射損失的目的。

2. 透明遮熱板對(duì)真空集熱管接收太陽(yáng)直射能量干擾小。由于增設(shè)的透明遮熱板具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)率的特點(diǎn)，可使透明遮熱板對(duì)內(nèi)管接收直接太陽(yáng)輻射的影響很小，更好的提高透明遮熱板熱性能。

3.由上述1、2點(diǎn)所述，雖然增設(shè)透明遮熱板損失了一部分可接收太陽(yáng)輻射能量，但是由于透明遮熱板反射層的作用減少的輻射損失經(jīng)過(guò)初步計(jì)算為損失的可接收太陽(yáng)輻射能量的2-4倍，即透明遮熱板作用明顯。

4.工藝簡(jiǎn)單，可靠性高。在內(nèi)管和外管之間環(huán)形腔體內(nèi)增設(shè)透明遮熱板的加工工藝比較簡(jiǎn)單。透明遮熱板處于真空環(huán)境中，可以避免環(huán)境侵蝕，具有清潔性和持久性的特點(diǎn)。

總之，本實(shí)用新型所述一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管在保證遮熱板對(duì)真空集熱管接收太陽(yáng)直射能量干擾小的同時(shí)有效減少了內(nèi)管對(duì)外的輻射熱損，是一種工藝簡(jiǎn)單、可靠性高、能有效減少熱損的帶透明遮熱板的高溫真空集熱管。

附圖說(shuō)明

圖1為太陽(yáng)能槽式聚焦集熱裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型帶透明遮熱板的高溫真空集熱管的橫截面示意圖。

圖3為太陽(yáng)能槽式聚焦集熱裝置的工作原理圖。

圖4為本實(shí)用新型透明遮熱板的內(nèi)外側(cè)面均設(shè)有反射層的高溫真空集熱管的橫截面示意圖。

上圖中序號(hào)：槽式聚光器1、外管2、內(nèi)管3、內(nèi)管涂層31、透明遮熱板4、反射層41。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說(shuō)明。

實(shí)施例1

參見圖1和圖2，一種帶透明遮熱板的高溫真空集熱管包括槽式聚光器1、外管2和內(nèi)管3，外管2和內(nèi)管3為同軸設(shè)置的圓管。

外管2和內(nèi)管3之間安裝有透明遮熱板4，透明遮熱板4的橫截面為圓弧形，覆蓋內(nèi)管3無(wú)聚光光斑的一側(cè)，透明遮熱板4的材料為太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)率的透明材料，具體為高透硼硅酸鹽玻璃。透明遮熱板4具有對(duì)太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)，對(duì)中遠(yuǎn)紅外輻射波段高反射的特性。透明遮熱板4的內(nèi)側(cè)面設(shè)有反射層41，反射層41的材料為透明的摻雜錫的氧化銦材料，具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)、中遠(yuǎn)紅外波段高反射的性質(zhì)。

內(nèi)管3外表面設(shè)有內(nèi)管涂層31，內(nèi)管涂層31材料為太陽(yáng)能選擇性吸收材料，具體為黑鉻涂層。

如圖3所示，透明遮熱板4與槽式聚光器1相對(duì)設(shè)置，而且太陽(yáng)能槽式聚焦集熱裝置通過(guò)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)位置始終使太陽(yáng)入射輻射盡量垂直槽式聚光器光孔進(jìn)入槽式聚光器1，透明遮熱板4不會(huì)阻擋被槽式聚光器1反射的光線。增設(shè)的透明遮熱板4，其透明基板為高透材料，反射層41為選擇性透過(guò)涂層，都具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)的特點(diǎn)，使增設(shè)透明遮熱板4引起的太陽(yáng)輻射減小較少。同時(shí)，透明遮熱板4與內(nèi)管3間距較小，使反射層41對(duì)內(nèi)管視角系數(shù)很大，反射層41對(duì)中遠(yuǎn)紅外波段高反射，可以將其覆蓋的內(nèi)管3部分輻射的能量大部分反射回內(nèi)管3，達(dá)到較少輻射熱損的目的。

如圖3所示，本實(shí)施例內(nèi)管3直徑70mm，外管2內(nèi)徑115mm，外徑120mm，透明遮熱板4與內(nèi)管3徑向間距為7.5mm，內(nèi)管3外壁面溫度為700K，環(huán)境溫度為300K，太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為1000W/m²，內(nèi)管涂層31發(fā)射率為0.1，反射層41反射率為0.95，透明遮熱板4太陽(yáng)輻射透過(guò)率為0.9。通過(guò)上述條件計(jì)算得到，未設(shè)置透明遮熱板4時(shí)真空集熱管熱損267.78W/m，設(shè)置遮熱板4時(shí)，真空集熱管熱損240.72W/m，熱量損失減少10.11%。

實(shí)施例2

參見圖4，透明遮熱板4的內(nèi)外側(cè)面均設(shè)有反射層41，反射層41的材料為摻雜鋁的氧化鋅材料，具有在太陽(yáng)輻射波段高透過(guò)、中遠(yuǎn)紅外波段高反射的性質(zhì)。其它結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。

本實(shí)施例內(nèi)管3直徑70mm，外管2內(nèi)徑115mm，外徑120mm，透明遮熱板4與內(nèi)管3徑向間距為7.5mm，內(nèi)管3外壁面溫度為700K，環(huán)境溫度為300K，太陽(yáng)輻照強(qiáng)度為800W/m²，內(nèi)管涂層31發(fā)射率為0.1，反射層41反射率為0.95，透明遮熱板3太陽(yáng)輻射透過(guò)率為0.9。通過(guò)上述條件計(jì)算得到，未設(shè)置透明遮熱板4時(shí)真空集熱管熱損256.38W/m，設(shè)置透明遮熱板4時(shí)，真空集熱管熱損內(nèi)側(cè)面設(shè)有反射層227.47W/m，熱量損失減少13.6%。

雖然增設(shè)透明遮熱板4損失了一部分可接收太陽(yáng)輻射能量，但是由于反射層41的作用減少的輻射損失經(jīng)過(guò)初步計(jì)算可達(dá)接收太陽(yáng)輻射能量的2-5倍，即增設(shè)透明遮熱板4作用明顯。且在內(nèi)管3和外管2之間環(huán)形腔體內(nèi)增設(shè)透明遮熱板4的加工工藝比較簡(jiǎn)單，透明遮熱板4處于真空環(huán)境中，可以避免環(huán)境侵蝕，具有清潔性和持久性。

透明遮熱板增設(shè)工藝可以通過(guò)在內(nèi)管兩端增設(shè)絕熱透明固定結(jié)構(gòu)或涂有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的金屬固定結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以盡量減少附加熱損。