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太阳能热水器真空管介绍

 
2019-01-09 05:14:51
 
真空管集热的原理
   真空管是通过采用了高真空技术和磁控溅射多层(渐变)铝-氮/铝选择性吸收涂层,吸收太阳光能转化为热能加热管中水利用冷水比热重的特点,冷水密度大向下流,热水密度小向上升的自然循环原理,使热水贮于保温箱中。
真空管结构
      玻璃真空太阳集热管是真空管太阳集热器的核心元件,采用真空夹层,消除了气体的对流与传导热损,并应用选择性吸收涂层,使真空集热管的辐射热损降到最低。由两根同轴圆玻璃管组成,内、罩玻璃管间抽成高真空,太阳选择性吸收涂层(表面、膜系)沉积在内管的外表面构成吸热体,将太阳光能转换为热能,加热内玻璃管内的传热流体。全玻璃真空集热管采用单端开口的设计,通过一端内、罩管环形熔封起来,其内管另一端是密闭半球形圆头,带有吸气剂的弹簧卡子,将吸热体玻璃管回头支承在罩玻璃管的排气内端部。当吸热体吸收太阳辐射而温度升高时,吸热体玻璃管圆头形成热膨胀的自由端,缓冲了工作时引起真空集热管开口端部的热应力。吸气剂蒸散后吸收真空集热管在存放及工作过程中所释放的微量气体。保持内、罩玻璃管间真空度。
全玻璃真空太阳集热管的产品质量与选用的玻璃材料、真空性能和选择性吸收膜有重要关系。
① 玻璃
硼硅玻璃3.3 是生产制造全玻璃真空集热管的首选材料。它具有很好的透光性能,玻璃中的氧化铁含量为0.5%以下;热稳定性好、热膨胀系数低、为3.3×10-6∕℃;耐热冲击性好、耐热温差大于200℃;有较高的机械强度、符合国家标准“全玻璃真空太阳集热管”GB/T17049-1997的要求;有较好的抗化学侵蚀性并适合于加工。
② 真空度
确保真空集热管的真空度是提高产品质量,保证产品使用年限的重要指标。根据国家标准规定,集热管的真空度应小于或等于5×10-2Pa。要使集热管内长期保持较高的真空度,还必须在排气台排气时,对玻璃真空集热管进行较高温度与较长时间的保温烘烤,以消除管内水汽及其它气体。此外,在真空集热管内还放置了钡-钛吸气剂,它蒸散在抽真空封口一端的管壳内表面上,像镜面一样,能在运行时吸收集热管内释放出的微量气体,以确保管内真空度的保持。一旦银白色的镜面消失,就说明该真空集热管的真空度受到破坏,管子也就报废了。
③ 选择性吸收涂层
采用光谱选择性吸收膜作为光热转换材料是真空集热管的又一重要特点。对于真空集热管的选择性吸收膜需要考虑两个特殊要求:一是真空性能;二是耐温性能。工作时要求不影响管内真空度,其它性能指标也不能下降。
真空集热管选择性吸收膜需使用专门设备进行制备,真空集热管选择性吸收膜绝大多数采用

磁控溅射工艺,铝-氮/铝选择性吸收膜,它的太阳辐射吸收率α大于0.93,红外发射率ε约0.06。而国家标准要求吸收率α≥0.90,红外发射率ε≤0.10。


真空管质量直观判断
1)        看膜层:全玻璃真空太阳集热管膜层颜色是否均匀、同色,以纯黑或蓝黑为最佳,有色差为次。
2)        看吸气镜面:真空管内吸气镜面为光亮银色,边缘以渐变不齐边为佳,齐边次之;镜面变色或消失表明漏气不可用。
3)        整体判断:内外层玻璃管间隙是否均匀;开口端圆滑、无胀口;尾端不过长;整体无明显划痕等为佳品。


普通管和三高管:
普通管采用单靶镀膜渐变铝—氮/铝太阳选择性吸收涂层真空管,三高管的三靶镀膜管主要是利用多靶镀膜技术(如三靶、双靶)改变了真空集热管吸收层、反射层、减反层的成分。而其主要目的是提高真空管的太阳吸收比,提高热水器的热性能。
 
 
真空管的结构尺寸
 
罩玻璃外径(d)
内玻璃管外径(d)
长度(L)
封离部分长度(S)
47
37
1200、1500、1600
≤15
58
47
1600、1800、2000
≤15
70
58
2000
≤15

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