真空管型太陽能集熱器第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六全玻璃真空太陽集熱管發(fā)展及簡介1．發(fā)展a.1973年世界上出現(xiàn)石油價格猛漲，“能源危機(jī)”、“石油危機(jī)”推出平板式太陽能熱水器。b.我國1979年開始，近20多年來發(fā)展較快，清華大學(xué)無線電電子系研制出全玻璃真空管集熱器樣機(jī)。c.分為三個階段：A.1979年-1985年科研與開發(fā)。B.1986年-1992年完成國家“七·五”科技攻關(guān)課題，年產(chǎn)3萬支至15萬支。C.1993年實施國家重點(diǎn)產(chǎn)、學(xué)、研。d.2003年，國內(nèi)有200多家生產(chǎn)集熱管廠，生產(chǎn)線達(dá)400條。2．簡介a.原理簡單，集熱管象拉長的保溫瓶一樣。b.質(zhì)量要求嚴(yán)格，必須有好的吸熱層，吸熱層的吸收率要高，熱反射率要低，有好的保溫防止熱量向外對流，傳遞向外幅射。c.一般要求吸收率90%以上，反射率9%以下。d.材料為高硼硅玻璃，膨脹系數(shù)小于3.3×10-7。第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六目前市面上全玻璃真空管太陽集熱器主要有三大系列產(chǎn)品，分別是：普通型全玻璃真空管太陽集熱器、熱管式全玻璃真空管太陽集熱器和U型管式全玻璃真空管太陽集熱器三大系列產(chǎn)品。目前仍然以普通型全玻璃真空管太陽集熱器為主.第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六

1、真空概念：a.“真空”是指在給定空間內(nèi)，氣體壓強(qiáng)低于一個大氣的氣體狀態(tài)，同正常大氣相比，是較為稀薄的一種氣體狀態(tài)。我們所說的真空是相對的，絕對真空是不存在的。b.真空的主要特點(diǎn)：與一個大氣壓相比，單位體積中氣體分子的數(shù)目較少；氣體分子之間相互碰撞的次數(shù)較少；在單位時間內(nèi)碰到某一表面（如容器壁）上的氣體分子數(shù)也比較少。

第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六2、真空度量的單位和真空區(qū)域的劃分

a.真空度量的單位：壓強(qiáng)這個參數(shù)使用的多，最常用的是“毫米汞柱”或“托”。1托就是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1毫米汞柱對單位面積的壓力。因此，1托=1毫米汞柱。隨國際單位的推行，正式確定“帕斯卡”簡稱“帕”為氣體壓強(qiáng)的國際單位。1帕=1牛頓/米2=7.5006×10-3托≈7.5×10-3托。壓強(qiáng)和真空度是兩個完全不同的概念。真空度高就意味著壓強(qiáng)低；反之，真空度低，壓強(qiáng)就高。第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六b.真空區(qū)域的劃分：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、真空的獲得

a.低真空的獲得：一般采用旋片式機(jī)械泵，工作的原理是基于變?nèi)葑饔?，用油來保持運(yùn)動部件之間的密封，靠機(jī)械的辦法，使某一密封空間的容積周期性地增大（抽氣）、縮?。ㄅ艢猓?，從而達(dá)到連續(xù)抽氣和排氣的目的。工作的范圍為760~5×10-4托。第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六b.高真空的獲得：一般采用油蒸氣擴(kuò)散泵，工作的原理是泵油經(jīng)電爐加熱后，產(chǎn)生的油蒸氣沿著泵芯導(dǎo)流管傳輸?shù)缴喜扛骷墖娮?，蒸氣流在噴嘴帽處改變方向，由于噴嘴處的咽喉縫截面積很小，于是油蒸氣高速蒸氣從噴嘴噴出，形成了定向運(yùn)動的射流。若氣體分子擴(kuò)散到油蒸氣射流區(qū)域，與油蒸氣分子發(fā)生碰撞，便得到了與油蒸氣相同的運(yùn)動方向和速度。由于油蒸氣流密度遠(yuǎn)大于被抽氣體密度，只要使油蒸氣流和泵壁之間保持相當(dāng)角度，則氣體分子大部分將被帶到噴嘴下方。這樣，氣體分子被油氣流逐級向下推送、壓縮，最后由前級泵抽出系統(tǒng)。而油蒸氣碰到冷泵壁后，被冷凝成液體，順泵壁流回油鍋繼續(xù)循環(huán)使用。工作的范圍為10-7~10-10托的極限真空。第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六全玻璃真空管介紹：全玻璃真空管的結(jié)構(gòu)：由外玻璃管、內(nèi)玻璃管、選擇性吸收涂層、彈簧支架、消氣劑等部件組成，其形狀如一只細(xì)長的暖水瓶膽。1.外玻璃管

2.內(nèi)玻璃管

3.選擇性吸收涂層

4.真空5.彈簧支架

6.消氣劑

7.保護(hù)帽第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六

全玻璃真空管的一端開口，將內(nèi)玻璃管和外玻璃管的管口進(jìn)行環(huán)狀熔封；另一端分別封閉成半球形圓頭，內(nèi)玻璃管用彈簧支架支撐于外玻璃管上，以緩沖熱脹冷縮引起的應(yīng)力。在內(nèi)玻璃管和外玻璃管之間的夾層抽成高真空。在外玻璃管尾端一般粘結(jié)一只金屬保護(hù)帽，以保護(hù)抽真空后封閉的排氣咀。內(nèi)玻璃管的外表面涂有選擇性吸收涂層。彈簧支架上裝有消氣劑，它在蒸散以后用于吸收真空集熱管運(yùn)行時產(chǎn)生的氣體，起保持管內(nèi)真空度的作用。第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六全玻璃真空管集熱器的基本結(jié)構(gòu)若干支真空管按照一定規(guī)則排列成的真空管陣列與聯(lián)集管（或稱為聯(lián)箱）、尾托架和反射器等部件一起組成一臺真空管集熱器

全玻璃真空管集熱器的聯(lián)箱一般有圓形和方形兩種，多采用不銹鋼板制作，集熱器配管接頭焊接在聯(lián)箱的兩端。聯(lián)箱的一面或兩面按設(shè)計的真空管間距開孔，真空管的開口端直接插入聯(lián)箱內(nèi)，真空管與聯(lián)箱之間通過硅橡膠密封圈進(jìn)行密封。第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六

為了提高真空管集熱器的性能，一些廠家的產(chǎn)品在真空管陣列的背面增設(shè)了反射板，其中多為平面漫反射板，一般采用鋁板或涂白漆的平板制成。因為反射板長期暴露在空氣中，容易積聚灰塵和污垢，需要經(jīng)常清理，否則反射效果會受到影響，并且反射板增大了集熱器的風(fēng)阻，影響集熱器安裝的穩(wěn)定性，所以，風(fēng)沙比較大的地區(qū)不宜安裝帶反射板的集熱器。第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六按照真空管的安裝走向的不同，全玻璃真空管集熱器可分為豎直排列（南北向）和水平排列（東西向）兩種排列形式，其中水平排列又有水平單排和水平雙排兩種形式。第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六真空管技術(shù)要求：材料采用硼硅玻璃3.3；平均熱損失系數(shù)≤0.9W/m2·℃真空度≤5×10-2Pa；耐熱沖擊應(yīng)能承受25℃以下冷水和90℃以上熱水交替反復(fù)沖擊3遍而不損壞；耐壓沖擊應(yīng)能承受0.6Mp的壓力；抗冰雹要求應(yīng)在徑向尺寸不大于25mm的冰雹襲擊下不損壞。第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六玻璃管材料（硼硅玻璃）

高硼硅玻璃特性

高硼硅玻璃具有良好的抗化學(xué)侵蝕性、抗熱沖擊性；機(jī)械性能好；使用溫度高；具有良好的工藝性。

高硼硅玻璃的理化性能膨脹系數(shù)密度g/cm3耐水性能耐酸性能耐堿性能軟化點(diǎn)析品溫度（32.5±0.5）×10-7/℃2.23±0.02一級一級二級820℃695℃-1180℃第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六高硼硅玻璃采用標(biāo)準(zhǔn)

采用中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2436-99——《全玻璃真空太陽能集熱管用玻璃管》。我集團(tuán)在行標(biāo)基礎(chǔ)上對規(guī)格尺寸和外觀指標(biāo)進(jìn)行加嚴(yán)，同時補(bǔ)充了型式檢驗和產(chǎn)品使用說明。高硼硅玻璃主要技術(shù)參數(shù)熔化溫度（℃）成型溫度（℃）軟化溫度（℃）退火爐溫度（℃）硬度16801260830560七級第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六高硼硅耐熱玻璃器皿的性能優(yōu)勢：

1.材料細(xì)密，不吸水。

2.耐酸、耐堿、耐水性能優(yōu)越。

3.硬度高、耐磨擦、可用洗碗機(jī)清洗。

4.極易清洗、不易結(jié)漬，長期使用光潔如新。

5.不含對人體有害物質(zhì)。

6.微波爐中使用，加熱不燙手，吸收微波極少，省電節(jié)能。

7.具有耐急冷、急熱、抗沖擊、不易碎等特性。

第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六高硼硅耐熱玻璃器皿，采用新配方、新技術(shù)、新工藝，造型設(shè)計美觀雅致，是應(yīng)用于賓館、酒店、家庭的綠色環(huán)保用品，主要有：

1.微波爐用品。

2.民用高檔器皿。

3.建材高檔裝飾用品。如空心玻璃磚。第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六全玻璃真空太陽集熱管制造工藝第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1）拉封：對內(nèi)玻璃管一端拉圓頭，外玻璃管一端拉圓頭并接排氣尾嘴;2)清洗：對內(nèi)玻璃管和外玻璃管表面清洗、烘干，保證玻璃管表面清潔，便于鍍膜和保證全玻璃真空太陽能集熱管真空夾層的真空品質(zhì)；3）鍍膜：采用磁控濺射鍍膜工藝和設(shè)備，在內(nèi)玻璃管外表面制備選擇性太陽吸收涂層，并將內(nèi)玻璃管裝配到帶有彈簧卡子的外玻璃管內(nèi)；4）環(huán)封：對全玻璃真空管太陽集熱器開口端內(nèi)玻璃管和外玻璃管進(jìn)行熔封，使內(nèi)外玻璃管之間能夠形成真空夾層；生產(chǎn)主要工藝為：拉封、清洗、鍍膜、環(huán)封、排氣、檢驗、裝箱7個主要工藝及相關(guān)輔助工序。第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六5）排氣：對全真空玻璃管太陽集熱管進(jìn)行高溫烘烤，對真空層進(jìn)行排氣，確保真空夾層具有良好的真空品質(zhì)，對點(diǎn)焊在彈簧卡子上的吸氣劑蒸散，在全玻璃真空太陽集熱管圓頭端形成吸氣劑膜，以維持真空夾層的真空度；6）檢驗：對成品全玻璃真空太陽集熱管質(zhì)量和性能檢驗，確保全玻璃真空太陽集熱管技術(shù)指標(biāo)符合GB17019-2005的要求，或公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求7）裝箱：對合格品全玻璃真空太陽集熱管進(jìn)行包裝、入庫第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六全真空玻璃管的幾種改進(jìn)形式1、帶熱管的全玻璃真空管第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六熱管的原理第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六2、帶U形管的全玻璃真空管第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六3、內(nèi)聚光式真空集熱管將太陽光聚焦后投射到吸熱管上可以提高集熱管的運(yùn)行溫度，把聚焦反光鏡與吸熱管一同放入真空管內(nèi)構(gòu)成內(nèi)聚光真空集熱管，下圖是內(nèi)聚光真空集熱管的縱向截面圖，說明了聚光原理。在罩玻璃管中軸位置有吸熱管，吸熱管下方有金屬鏡面反射板。若反射板采用標(biāo)準(zhǔn)拋物面，只有正面光束能匯聚到吸熱管，對于側(cè)方光束必須有跟蹤系統(tǒng)方可接受，內(nèi)聚光真空集熱管的反射板采用復(fù)合曲面設(shè)計，可使正射光束與斜射光束均能會聚在吸