全玻璃真空太阳能集热管

全玻璃真空太阳集热管生产技术知识

一、全玻璃真空太阳集热管发展及简介

二、全玻璃真空集热管制造工艺流程

三、选择性吸收涂层质量和影响质量的主要因素

四、吸气剂在真空集热管中的应用

五、真空知识

六、ALN-AL涂层的制备技术

七、公司集热管生产介绍

八、全玻璃真空太阳集热管技术参数

九、全玻璃真空集热管生产设备

一、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。

二、全玻璃真空集热管制造工艺流程

三、选择性吸收涂层质量和影响质量的主要因素：

四、吸气剂在真空集热管中的应用

工艺参数 工艺参数合适（通过设计计算和实验）

工艺控制稳定（计算机程序控制）

工作参数（本底真空，工作压强等）

材料 靶材

工作气体（纯度、压强）

反应气体（纯度、流量）

工艺参数

成份

抽速

结构精度（泵芯等）

油质（油质选择、氧化）

油量

油温 加热功率

电源电压

加热元件 冷却系统

水压 水循环 环温

湿度

室壁残膜 漏率

溅射电源

磁场

真空检测和控制系统 溅射系统

选择性吸收涂层（膜）的质量（太阳吸收比，热发射率，颜色，膜的成分，结构） 1.类型 蒸散型吸气剂 非蒸散型吸气剂 2.成分

钡铝镍 钡钛

3.蒸散 起蒸 6S

总蒸 12S

4.作用：

a.在短时间内提高管内的真空度，有利于缩短排气时间。

b.吸除封离后管内剩余气体及器件在工作时处于高温状态下各部件所

放出的气体。

c.吸除器件启动和反常工作时的突发性放气，以保证器件内良好的真

空状态，延长使用寿命，提高器件可靠性。

五、真空知识

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。

六、ALN-AL涂层的制备技术

a.磁控溅射的原理：在一定的真空状态下，将惰性气体（Ar）注入真

空室，电子在电场作用下获得能量，当能量超过气体电离能量时，

气体被电离，得到正离子。正离（Ar

+）在电场中获得能量，撞击靶材，铝离子被溅射出来，沉积在管子上。(氩气的作用：产生溅射需要的撞击离子)

b.磁铁的作用：由于带电粒子在磁场中运动会受到垂直于运动方向的磁场力，带电离子会因此变直线运动为圆周运动。在电场和磁场的共同作用下，带电离子（Ar+）沿着曲线轨迹冲向铝靶，增大了运动的路程，增加了与氩气分子碰撞的几率，使得氩气分子在碰撞中发生电离，从而增加了离子的数量。

C.ALN-AL选择性吸收表面的结构作用

ALN-AL选择性吸收表面的结构图：

--------------------------------------- 减反射层

--------------------------------------- 吸收层

--------------------------------------- 减少基底热发射红外反射层

--------------------------------------- 金属-氮化铝粘结层 --------------------------------------- 玻璃基底

铝膜的作用：红外高反射

吸收膜的作用：吸收太阳辐射

减反射膜的作用：减少太阳光的反射，增加吸收。

d.改变N2的量

当其它条件不变时，N2/Ar的比值增加，ALN-AL膜中ALN的量增加，ALN-AL膜的吸收性能降低，减反射性提高；同时膜的沉积速率降低。