真空太阳能集热管的工作原理

真空太阳能集热管的工作原理
玻璃真空集热管由两根同心的玻璃管组成，其中间抽真空到１０－３Ｐａ左右，其内管外表面镀选择性吸收膜，它要求太阳光谱０．３５μｍ至３．０μｍ间吸收率高，而在红外光谱波段热发射率低，这样吸收的太阳能热损少，一般要求吸收率ａ发射率ε≥１０。

玻璃管的玻璃性能，必须选用具有高的太阳透过率，在野外环境下，刮风、下雨及风沙状态也不会破裂，玻璃的热膨胀系数较小，在１０－７℃左右的数量级，能耐热冲击等。

根据国内条件，选用高硼硅玻璃，它的透过率９１％左右，软化点８２０℃，耐热温差２７０℃，退火温度５５０℃左右，使用温度４５０℃左右。

一、太阳光谱的辐射能量主要分布在０．３５μｍ至３．０μｍ波段，其主要在可见光谱段约占６０％，在０．５μｍ左右，即黄光波段的能量密度最大，至３．０μｍ波段以上的光波能量约占百分之几。

二、太阳光谱选择性吸收膜为了更好地利用太阳能，必须研究一种相应的吸收膜，要求在０．３５μｍ－３．０μｍ光波段其吸收率尽量高，而在红外热发射率尽量低，达到充分利用太阳能。

为此提出一种太阳光谱选择性吸收膜理想性能曲线，但在真正的研制中是做不到的，只能尽量接近使太阳能最大的吸收，红外发射率尽量小。

三、全玻璃真空集热管的理想结构全玻璃真空集热管由两根同心圆的玻璃管组成，在内、外管之间抽成高真空，其压强在１０－３Ｐａ左右，这种管壁之间几乎没有气体，这种状态下，其对流热损可忽略不计，只有辐射热损。

当太阳光穿过外玻璃管管壁射到内玻璃管外表面的吸收膜上，将光转化为热而加热内管中的介质（水），由于吸收膜热发射率低，热损少，所以大部分热能加热水，而平板热水器，它不但有辐射热损，还有对流热损，其热效率比全玻璃真空集热管要低。

四、全玻璃真空太阳集热管的真实结构必须由工艺的可能和内管盛水的重量需要支撑，不管多么好的真空设备，不可能全部将气体抽完，排气温度多高，时间多长，不可能把玻璃管壁及吸收膜中的气体放完。

所以真实的结构必须要有支撑架，要有吸气剂（消气剂）。

一般排气温度在３８０－４２０℃之间，整个排气工序为３－４小时。

全玻璃真空太阳集热管制备的简要工艺：
全玻璃真空太阳集热管由２根玻璃管，吸收膜、支撑架、消气剂及封口和排气等工艺组成，现简要叙述如下：
一、玻璃管的初洗及质量要求：
１、先把清洗池清洗干净，并把池子四周刷净；
２、把放管子用的小车清洗干净；
３、为避免擦伤管子，玻璃管应放在木板或胶板上，松开管子的绳子，按需分配顺序放在清洗池中，严禁不解绳子，中间抽取；
４、在清洗池中洗去灰尘等，放在小车上沥干；
５、干燥后送去下料。

二、下料工必须检查玻璃的外伤、气泡、裂纹等，挑选合格管子下料。

炸管有２种方法，一种为电阻丝加热炸管，一种为煤气炸管机，但必须炸口平整，无马蹄形斜面。

三、封圆底：已下料的管子进行封圆底，有两种方法：
ａ、煤气调好后自动封圆底，
ｂ、人工转动的煤气封圆底。

这两种方法都要求封出的圆底光滑，管底不能太薄。

四、玻璃管二次清洗：洗管子前把清洗槽洗干净，检查取离子水的电阻率在５兆左右，低于３兆最好不用。

１、操作工必须穿工作服、雨鞋、围裙、戴手套；
２、把不合格的管子挑出，然后在清洗槽中清洗，再在自来水槽中漂洗，最后在取离子水槽中漂洗，取出装在小车上，最好再用取离子水喷淋一次。