全玻璃热管——新一代真空太阳能集热管

 
时间日期:2010-4-28        已被阅读次:[2093]
 
玻璃热管以它简单独特的形式,既保留了其他真空太阳能集热管的优点-高效吸热、超
导传热,又克服了其他真空太阳能集热管的缺点,形成了新一代真空太阳能集热管——全玻
璃热管。
  在20世纪90年代出现了不少玻璃热管的发明专利与实用新型专利,这说明玻璃热管这种
结构具有极大的优越性。但是,这些专利没有解决这个问题:在极端工况下——水箱中无水
冷却而受到加热,玻璃热管爆破。因为热管是在气、液两相下工作的,此时,随着工作温度
的升高,热管内压力会急剧上升。以水作为玻璃热管的工质为例:当水温为2500摄氏度时,
其压力为41巴;当水温为300摄氏度时,其压力为89巴,大大超出了玻璃管的承压能力。
  要使玻璃热管能真正使用,必须解决玻璃热管的防爆问题。玻璃热管的防爆一般有两种
办法:一种是选择合适的热管工质。众所周知,玻璃管的承压为6巴,普通真空管的闷晒温
度为250摄氏度~300摄氏度,玻璃热管的空晒温度也就是2000摄氏度附近,因为有冷凝段的
空气冷却。所以,适合玻璃热管的工质,要求在2000摄氏度时,饱和压力小于6巴。同时,
还要保证在低温时玻璃热管能起动,即工质在3050摄氏度时,饱和压力大于0.05巴。《全玻
璃热管真空太阳能集热管》明确指出,安全性试验,全玻璃热管真空太阳能集热管应能承受
在200摄氏度烘箱内保温1小时而不损坏,这就是说,热管工质在200摄氏度时的饱和压力不
能超过6巴(玻璃管承压能力)。
  另一种是由两相变为单相的办法,大家知道,热管工作时,其气、液两相是共存的,我
们以水作为热管工质为例:当气、液两相共存时,水的饱和压力与饱和温度下的关系P-T11
.4。由此可见,随着温度升高,压力会急剧升高。当单独气相时,我们从热力学中知道P~T
。以水为例:
  气、液两相共存时:T=120摄氏度,P=2巴;T=300摄氏度P=89巴。
  单相气体时:T=120摄氏度,P=2巴;T=300摄氏度,P=2.9巴。
  以上数据说明,若热管工质全部变为气相时,即便温度升高,其压力的升高程度也可大
幅度降低。根据此原理,防爆太阳能全玻璃真空热管(专利申请号200410012193.9)问世。

  目前市场上对这种玻璃热管有几种称呼:
  有企业称之为“全玻璃双真空系列太阳能集热管”,之所以称之为“双真空”,是因为
玻璃管之间是抽真空的,再加上玻璃热管在充装工质时也是抽真空的。应该指出,所有热管
在充装工质时都是抽真空,不能说热管都是真空管,如果是真空管,那怎么来传递热量呢?

  有的企业对玻璃热管进行了长期仔细的研究,他们称为“热波导技术”,并形成了该热
波导系列太阳能热水器。
  还有企业按国家标准中的提法叫“玻璃热管”,现在从试生产也逐步转入正规 生产
,其产品也即将面市。
  国内拥有全玻璃热管真空太阳能集热管知识产权的企业为数不多,但有不少生产玻璃热
管产品的厂家侵犯别人知识产权,这些企业生产的产品往往技术不过关,存在很多不安全因
素,应该引起消费者重视。
  全玻璃热管真空太阳能集热管不但结构合理,而且是高技术产品,表现在防爆玻璃热管
的工质充装量很少,是一般搞热管工作的人所不能理解的。重力热管的工质充装量,一般占
热管体积的1/4~1/30,对于低热流强度的太阳能来说,工质的充装量可以降到5%%~10%
%。玻璃热管充装量少,还能正常工作,而且还可以做到:把玻璃热管倒过来,透明的冷凝
段看不见热管工质;再把玻璃管倒过来,阳光一照,冷凝段就热了。其传热机理如下:根据
防爆原理,热管工质的充装量只能是热管内容积的1/1000-5/1000,什么还能传递热量呢?
这是由太阳能玻璃热管的实际情况而决定的。用于太阳能的玻璃热管由于玻璃管径大,可以
引起自然对流,再加上太阳的热流密度低,蒸发段的玻璃管,即使没有液化冷却,也能被工
质气相的自然对流带走热量,来实现热管传热过程。而普通的热管,一般管径都很小,无法
产生自然对流,故管壳外温度会急剧上升。(中国建设报)
     
 
 
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