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一、全玻璃真空管集热器全玻璃真空太阳集热管发展及简介1．发展a.1973年世界上出现石油价格猛涨，“能源危机”、“石油危机”推出平板式太阳能热水器。b.我国1979年开始，近20多年来发展较快，清华大学无线电电子系研制出全玻璃真空管集热器样机。c.分为三个阶段：A.1979年-1985年科研与开发。B.1986年-1992年完成国家“七·五”科技攻关课题，年产3万支至15万支。C.1993年实施国家重点产、学、研。d.2003年，国内有200多家生产集热管厂，生产线达400条。2．简介a.原理简单，集热管象拉长的保温瓶一样。b.质量要求严格，必须有好的吸热层，吸热层的吸收率要高，热反射率要低，有好的保温防止热量向外对流，传递向外幅射。c.一般要求吸收率90%以上，反射率9%以下。d.材料为高硼硅玻璃，膨胀系数小于3.3×10-7。目前市面上全玻璃真空管太阳集热器主要有三大系列产品，分别是：普通型全玻璃真空管太阳集热器、热管式全玻璃真空管太阳集热器和U型管式全玻璃真空管太阳集热器三大系列产品。目前仍然以普通型全玻璃真空管太阳集热器为主.1、真空概念：•a.“真空”是指在给定空间内，气体压强低于一个大气的气体状态，同正常大气相比，是较为稀薄的一种气体状态。我们所说的真空是相对的，绝对真空是不存在的。•b.真空的主要特点：与一个大气压相比，单位体积中气体分子的数目较少；气体分子之间相互碰撞的次数较少；在单位时间内碰到某一表面（如容器壁）上的气体分子数也比较少。••2、真空度量的单位和真空区域的划分•a.真空度量的单位：压强这个参数使用的多，最常用的是“毫米汞柱”或“托”。1托就是指在标准状态下1毫米汞柱对单位面积的压力。因此，1托=1毫米汞柱。随国际单位的推行，正式确定“帕斯卡”简称“帕”为气体压强的国际单位。1帕=1牛顿/米2=7.5006×10-3托≈7.5×10-3托。压强和真空度是两个完全不同的概念。真空度高就意味着压强低；反之，真空度低，压强就高。•b.真空区域的划分：•低真空760~1托•中真空1~10-3托•高真空10-3×10-7托•超高真空＜10-7托•3、真空的获得•a.低真空的获得：一般采用旋片式机械泵，工作的原理是基于变容作用，用油来保持运动部件之间的密封，靠机械的办法，使某一密封空间的容积周期性地增大（抽气）、缩小（排气），从而达到连续抽气和排气的目的。工作的范围为760~5×10-4托。b.高真空的获得：一般采用油蒸气扩散泵，工作的原理是泵油经电炉加热后，产生的油蒸气沿着泵芯导流管传输到上部各级喷嘴，蒸气流在喷嘴帽处改变方向，由于喷嘴处的咽喉缝截面积很小，于是油蒸气高速蒸气从喷嘴喷出，形成了定向运动的射流。若气体分子扩散到油蒸气射流区域，与油蒸气分子发生碰撞，便得到了与油蒸气相同的运动方向和速度。由于油蒸气流密度远大于被抽气体密度，只要使油蒸气流和泵壁之间保持相当角度，则气体分子大部分将被带到喷嘴下方。这样，气体分子被油气流逐级向下推送、压缩，最后由前级泵抽出系统。而油蒸气碰到冷泵壁后，被冷凝成液体，顺泵壁流回油锅继续循环使用。工作的范围为10-7~10-10托的极限真空。全玻璃真空管介绍：全玻璃真空管的结构：由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、消气剂等部件组成，其形状如一只细长的暖水瓶胆。1.外玻璃管2.内玻璃管3.选择性吸收涂层4.真空5.弹簧支架6.消气剂7.保护帽全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管和外玻璃管的管口进行环状熔封；另一端分别封闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃管尾端一般粘结一只金属保护帽，以保护抽真空后封闭的排气咀。内玻璃管的外表面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上装有消气剂，它在蒸散以后用于吸收真空集热管运行时产生的气体，起保持管内真空度的作用。全玻璃真空管集热器的基本结构若干支真空管按照一定规则排列成的真空管阵列与联集管（或称为联箱）、尾托架和反射器等部件一起组成一台真空管集热器全玻璃真空管集热器的联箱一般有圆形和方形两种，多采用不锈钢板制作，集热器配管接头焊接在联箱的两端。联箱的一面或两面按设计的真空管间距开孔，真空管的开口端直接插入联箱内，真空管与联箱之间通过硅橡胶密封圈进行密封。•为了提高真空管集热器的性能，一些厂家的产品在真空管阵列的背面增设了反射板，其中多为平面漫反射板，一般采用铝板或涂白漆的平板制成。因为反射板长期暴露在空气中，容易积聚灰尘和污垢，需要经常清理，否则反射效果会受到影响，并且反射板增大了集热器的风阻，影响集热器安装的稳定性，所以，风沙比较大的地区不宜安装带反射板的集热器。按照真空管的安装走向的不同，全玻璃真空管集热器可分为竖直排列（南北向）和水平排列（东西向）两种排列形式，其中水平排列又有水平单排和水平双排两种形式。真空管技术要求：•材料采用硼硅玻璃3.3；•平均热损失系数≤0.9W/m2·℃•真空度≤5×10-2Pa；•耐热冲击应能承受25℃以下冷水和90℃以上热水交替反复冲击3遍而不损坏；•耐压冲击应能承受0.6Mp的压力；•抗冰雹要求应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下不损坏。玻璃管材料（硼硅玻璃）•高硼硅玻璃特性高硼硅玻璃具有良好的抗化学侵蚀性、抗热冲击性；机械性能好；使用温度高；具有良好的工艺性。高硼硅玻璃的理化性能膨胀系数密度g/cm3耐水性能耐酸性能耐碱性能软化点析品温度（32.5±0.5）×10-7/℃2.23±0.02一级一级二级820℃695℃-1180℃•高硼硅玻璃采用标准•采用中华人民共和国轻工行业标准QB/T2436-99——《全玻璃真空太阳能集热管用玻璃管》。我集团在行标基础上对规格尺寸和外观指标进行加严，同时补充了型式检验和产品使用说明。•高硼硅玻璃主要技术参数熔化温度（℃）成型温度（℃）软化温度（℃）退火炉温度（℃）硬度16801260830560七级•高硼硅耐热玻璃器皿的性能优势：•1.材料细密，不吸水。•2.耐酸、耐碱、耐水性能优越。•3.硬度高、耐磨擦、可用洗碗机清洗。•4.极易清洗、不易结渍，长期使用光洁如新。•5.不含对人体有害物质。•6.微波炉中使用，加热不烫手，吸收微波极少，省电节能。•7.具有耐急冷、急热、抗冲击、不易碎等特性。•高硼硅耐热玻璃器皿，采用新配方、新技术、新工艺，造型设计美观雅致，是应用于宾馆、酒店、家庭的绿色环保用品，主要有：•1.微波炉用品。•2.民用高档器皿。•3.建材高档装饰用品。如空心玻璃砖。全玻璃真空太阳集热管制造工艺1）拉封：对内玻璃管一端拉圆头，外玻璃管一端拉圆头并接排气尾嘴;2)清洗：对内玻璃管和外玻璃管表面清洗、烘干，保证玻璃管表面清洁，便于镀膜和保证全玻璃真空太阳能集热管真空夹层的真空品质；3）镀膜：采用磁控溅射镀膜工艺和设备，在内玻璃管外表面制备选择性太阳吸收涂层，并将内玻璃管装配到带有弹簧卡子的外玻璃管内；4）环封：对全玻璃真空管太阳集热器开口端内玻璃管和外玻璃管进行熔封，使内外玻璃管之间能够形成真空夹层；生产主要工艺为：拉封、清洗、镀膜、环封、排气、检验、装箱7个主要工艺及相关辅助工序。5）排气：对全真空玻璃管太阳集热管进行高温烘烤，对真空层进行排气，确保真空夹层具有良好的真空品质，对点焊在弹簧卡子上的吸气剂蒸散，在全玻璃真空太阳集热管圆头端形成吸气剂膜，以维持真空夹层的真空度；6）检验：对成品全玻璃真空太阳集热管质量和性能检验，确保全玻璃真空太阳集热管技术指标符合GB17019-2005的要求，或公司企业标准的要求7）装箱：对合格品全玻璃真空太阳集热管进行包装、入库全真空玻璃管的几种改进形式1、带热管的全玻璃真空管热管的原理2、带U形管的全玻璃真空管3、内聚光式真空集热管•将太阳光聚焦后投射到吸热管上可以提高集热管的运行温度，把聚焦反光镜与吸热管一同放入真空管内构成内聚光真空集热管，下图是内聚光真空集热管的纵向截面图，说明了聚光原理。在罩玻璃管中轴位置有吸热管，吸热管下方有金属镜面反射板。若反射板采用标准抛物面，只有正面光束能汇聚到吸热管，对于侧方光束必须有跟踪系统方可接受，内聚光真空集热管的反射板采用复合曲面设计，可使正射光束与斜射光束均能会聚在吸热管上，无需跟踪系统。4、直通式真空集热管•内聚光真空集热管提高了集热管的运行温度，并能在比较大的角度范围聚焦太阳光，再把真空管做成直通的，被加热水直接在管中流动，可大大提高传热能力。