在平板型集熱器基礎上發(fā)展起來的太陽能集熱裝置真空管集熱器01發(fā)展現狀全玻璃真空管真空管分類傳熱分析熱管真空管目錄03050204基本信息真空管集熱器是一種在平板型集熱器基礎上發(fā)展起來的新型太陽能集熱裝置，其吸熱體與玻璃管之間的夾層保持高真空度。構成這種集熱器的核心部件是真空管,它主要由內部的吸熱體和外層的玻璃管所組成。可有效地抑制真空管內空氣的傳導和對流熱損失;再由于選擇性吸收涂層具有低的紅外發(fā)射率,可明顯地降低吸熱板的輻射熱損失。真空管集熱器主要分為全玻璃真空管集熱器和熱管真空管集熱器。還詳細介紹了真空管集熱器的發(fā)展現狀、以及其核心部件真空管的分類。這些都使真空管集熱器可以最大限度地利用太陽能,即使在高工作溫度和低環(huán)境溫度的條件下仍具有優(yōu)良的熱性能。按吸熱體的材料分類,有玻璃吸熱體真空管(或稱全玻璃真空管)和金屬吸熱體真空管(或稱玻璃—金屬真空管)兩大類。發(fā)展現狀發(fā)展現狀全玻璃真空管在國外發(fā)展得較早。1979年我國引進樣品后,清華大學首先研制出我國的全玻璃真空管,并且逐步實現了產業(yè)化。全國已有40—50家企業(yè)能夠生產全玻璃真空管,這對于我國太陽能行業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。金屬吸熱體真空管是國際上隨后發(fā)展起來的新一代真空管,它又可劃分為多種形式。熱管式真空管就是其中一種,北京太陽能研究所自1986年起開始開發(fā)。盡管金屬吸熱體真空管有各種不同的形式,但無論哪種形式,由于吸熱體采用金屬材料,而且真空管之間也都用金屬件連接,所以用這些真空管組成的集熱器具有以下共同的優(yōu)點:(1)工作溫度高。最高運行溫度超過100℃,有的型式甚至可高達300—400℃,使之成為太陽能中、高溫利用必不可少的集熱部件。(2)承壓能力大。真空管及其系統(tǒng)都能承受自來水或循環(huán)泵的壓力,多數集熱器還可用于產生106Pa以上的熱水甚至高壓蒸汽。(3)耐熱沖擊性能好。即使用戶偶然誤操作,對空曬的集熱器系統(tǒng)立即注入冷水,真空管也不會因此而炸裂。正由于金屬吸熱體真空管具有其它真空管無可比擬的諸多優(yōu)點,世界各國科學家競相研制出各種形式的真空管,如熱管式、同心套管式、U型管式、儲熱式、直通式、內聚光式等等,以滿足不同場合的需求,擴大了太陽能的應用范圍,成為當今世界真空管集熱器發(fā)展的重要方向。傳熱分析傳熱分析真空管太陽能集熱器可以吸收太陽能輻射熱量中的兩種能量：一種是太陽能直接輻射熱量；另一種是太陽能散射輻射熱量

。首先太陽光照射到真空管的外壁面上，熱量一部分被真空管壁吸收，一部分被反射到天空中，剩下一部分繼續(xù)照射到真空管內壁面上J真空管內壁表面涂有吸熱材料，該材料具有高吸收率低發(fā)射率的特點，最大限度的吸收太陽熱量。陽光中的太陽輻射熱量通過直接輻射與散射輻射加熱柱形真空管內壁集熱板，柱形集熱板的溫度升高后，熱量向兩側擴散，一側通過輻射損失與對流損失向管壁擴散；另一側通過輻射加熱與對流加熱的方式向不銹鋼承壓內膽擴散。承壓內膽受到加熱后管壁溫度升高，然后以對流的形式加熱大管內的介質。全玻璃真空管全玻璃真空管組成與原理全玻璃真空管太陽集熱器是在平板型太陽集熱器的基礎上發(fā)展的一種新型太陽能集熱裝置

。全玻璃真空管太陽集熱器的核心元件是玻璃真空集熱管,它采用了真空技術,消除了氣體的對流與傳導熱損,并應用選擇性吸收涂層,使真空集熱管的輻射熱損降到最低,這樣真空管太陽集熱器可以在中高溫下運行,也能在寒冷地區(qū)的冬季及低日照與天氣多變地區(qū)運行,擴大了應用領域。它像一個拉長變細的暖水瓶膽,由兩根同軸圓玻璃管組成,內、罩玻璃管間抽成真空,太陽選擇性吸收表面(涂層)沉積在內管的外表面構成吸熱體,將太陽能轉化為熱能,加熱內玻璃管內的傳熱流體。全玻璃真空太陽集熱管通常采用單端開口的形式,在一端將內、罩玻璃管環(huán)形熔封在一起。真空集熱器內裝有吸氣劑。熱管真空管熱管真空管組成與原理80年代以來,國內外越來越重視熱管式真空管集熱器的研究,它是一種新型的太陽能集熱裝置

。太陽輻射穿過真空管玻璃外殼,投射在金屬吸熱板上,吸熱板將太陽輻射能轉化為熱能,使熱管蒸發(fā)段內的傳熱介質汽化。蒸汽上升到熱管冷凝段后,通過導熱塊將熱量傳遞給集熱管內的工質,而自身又凝結成液體,依靠重力流回蒸發(fā)段。上述過程重復循環(huán),使集熱管內的工質不斷升溫。與此同時,被加熱的吸熱板和集熱管則不可避免地經由各種途徑向周圍環(huán)境散失一部分熱量。由于運用了真空技術,大幅度降低了集熱器的熱損失,因而使其在高工質溫度或低環(huán)境溫度的運行條件下仍具有良好的熱性能,同時運用了熱管技術,被加熱工質不直接流經真空管,因而跟普通平板式集熱器和真空管集熱器比較,熱管式真空集熱器除了工作溫度高,承壓能力大和耐熱沖擊性能好等優(yōu)點,還有其顯著特點。真空管分類真空管分類熱管式真空管熱管式真空管主要由熱管、吸熱板、玻璃管等幾部分組成。太陽光穿過玻璃管投射在吸熱板上,吸熱板吸收太陽輻射能并將其轉換為熱能,加熱熱管內的工質,使其汽化并將熱量傳送到熱管的頂端,加熱傳熱介質(通常是水),同時使工質凝結,流回熱管的下端(加熱端),如此不斷循環(huán)。安裝時,真空管與地面應有10°以上的傾角

。熱管式真空管除了具有工作溫度高、承壓能力大和耐熱沖擊性能好等金屬吸熱體真空管共同的優(yōu)點外,還有其顯著的特點:(1)耐冰凍熱管由特殊的材料和工藝保證,即使在冬季長時間無晴天及夜間的嚴寒條件下,真空管也不會凍裂。(2)啟動快熱管的熱容量很小,受熱后立即啟動,因而在瞬變的太陽輻射條件下能提高集熱