CN103245105B - 带固液工质包的玻璃热管及其制造方法 - Google Patents

带固液工质包的玻璃热管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

带固液工质包的玻璃热管，包括罩玻璃管、内管、玻璃热管冷凝端和固液工质包，所述内管的集热端套设于罩玻璃管内，所述玻璃热管冷凝端伸出罩玻璃管外，所述内管和罩玻璃管之间为真空夹层，卡子设于集热端的罩玻璃管和内管之间，以支撑内管，所述内管内设有固液工质包，所述固液工质包由固体腔体包裹着液体工质形成。其制造方法，包括如下步骤：根据玻璃热管腔体的容积、玻璃的材质和应力等级，确定固液工质包的体积占玻璃热管容积的比例；b、设计小型固体腔体，将液体工质加注到固体腔体内并熔封固体腔体，形成固液工质包；c、将固液工质包通过冷凝端的排气口加注到内管腔体内，将玻璃热管内管抽成真空状态，在真空状态下熔封冷凝端排气口。

Description

带固液工质包的玻璃热管及其制造方法
技术领域
本发明有关一种玻璃热管及其制造方法，特别是一种带固液工质包的玻璃热管及其制造方法。
背景技术
双层同轴全玻璃真空太阳集热管性能已经接近理论极限，作为新产品，全玻璃热管式真空太阳集热管技术逐步走向成熟，并开始推向市场。但存在两个主要问题限制了全玻璃热管式真空太阳集热管的发展：1、热管液体工质的控制方式一般采用直接灌注法，灌注效率和质量较低，容易造成灌注设备的损坏，设备维护频率较高；2、直接灌注导致灌注精度难于掌握，影响全玻璃热管式真空太阳集热管的性能和可靠性。
发明内容
本发明提供一种带固液工质包的玻璃热管及其制造方法，以解决背景技术中存在的技术问题：全玻璃热管式真空太阳集热管液体工质的控制方式一般采用直接灌注法，灌注效率和质量较低，容易造成灌注设备的损坏，设备维护频率较高；直接灌注导致灌注精度难于掌握，影响全玻璃热管式真空太阳集热管的性能和可靠性。
为此，本发明的一种带固液工质包的玻璃热管，包括罩玻璃管、内管、玻璃热管冷凝端和固液工质包，所述内管的集热端套设于罩玻璃管内，所述玻璃热管冷凝端伸出罩玻璃管外，所述内管和罩玻璃管之间为真空夹层，卡子设于集热端的罩玻璃管和内管之间，以支撑内管，所述内管内设有固液工质包，所述固液工质包由固体腔体包裹着液体工质形成。
其中，所述固液工质包中的固体腔体的材质为玻璃、陶瓷、高分子材料或金属。
其中，所述液体工质为水、酸、碱、盐、醇、醚或酮类液体化学物质。
其中，所述固液工质包的体积占玻璃热管容积的0.1‰-10％。
其中，所述固液工质包的体积占玻璃热管容积的0.5‰-8.0‰。
其中，所述冷凝端外径与内管外径相等或者与罩玻璃管的外径相等。
其中，包括如下步骤：a、根据玻璃热管腔体的容积、玻璃的材质和应力等级，确定固液工质包的体积占玻璃热管容积的比例；b、设计小型固体腔体，将液体工质加注到固体腔体内并熔封固体腔体，形成固液工质包；c、将固液工质包通过冷凝端的排气口加注到内管腔体内，将玻璃热管内管抽成真空状态，在真空状态下熔封冷凝端排气口。
其中，还包括步骤d：对玻璃热管的真空夹层抽真空，在玻璃热管高温排气过程中，固液工质包受热膨胀，破碎形成固液工质混合体，激活固液工质包。
其中，在步骤b中在熔封前向固液工质包内加注金属材料，并对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：通过感应加热的方法，使金属受热膨胀，使固液工质包破碎，激活固液工质包。
其中，在步骤b中对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：将装有固液工质包的玻璃热管安装到热水系统上，当玻璃热管受热时，固液工质包受热膨胀，破碎形成固液工质混合体，激活固液工质包。
本发明通过采用固液工质包的模式，可以有效的控制玻璃热管工质的灌注精度，同时更方便的完成工质的加注工作，有利于实现规模化生产。采用固液混合工质的模式，使玻璃热管的集热和换热性能得到进一步的提升。
附图说明
图1是本发明固液工质包未激活状态的结构示意图；
图2是本发明激活状态的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的结构示意图；
图4是本发明第三实施例的结构示意图。
附图标记说明
罩玻璃管-1；内管-2；真空夹层-3；卡子-4；吸气剂-41；冷凝端-5；固体腔体-6；液体工质-7；支撑件-8。
具体实施方式
为了使本发明的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。
图1-4是本发明玻璃热管的结构示意图，如本发明的图1所示为玻璃热管工质包未激活状态的结构示意图，全玻璃热管式真空太阳集热管(简称玻璃热管)包括罩玻璃管1，带有选择性吸收涂层的内管2的集热端套设于罩玻璃管1内，热管冷凝端5伸出罩玻璃管1外。
内管2和罩玻璃管1之间为真空夹层3，带有吸气剂41的卡子4设于集热端的罩玻璃管1和内管2之间，用于支撑内管。玻璃热管冷凝端与罩玻璃管、内管之间采用一体熔封结构。罩玻璃管1的表面可以制备有具有增透、自洁和反射等特征的功能涂层，例如二氧化硅基涂层。真空夹层3内可以设置普通反射元件，或具有聚焦功能的反射元件。
玻璃热管内管2内的工质为由固体腔体6包裹着液体工质7形成固液工质包，固液工质包中固体腔体6的材质可以为玻璃、陶瓷、高分子材料或金属材料等，液体工质7可以为水、酸、碱、盐、醇、醚或酮类液体化学物质。固液工质包的体积占玻璃热管容积的0.1‰-10％，最佳性能为占玻璃热管容积的0.5‰-8.0‰。
图1所示为玻璃热管工质包未激活状态。图2则为激活状态；其中部分固体腔体6呈粉末状粘附到玻璃热管内管2内表面，达到滞留液体工质7下流速度的目的，提高玻璃热管集热、换热性能，液体工质7达到相变换热的目的。
如图3所示为本发明的第二实施例，该实施例与图1、2所示实施例不同之处在于内管2和罩玻璃管1环封口处设置了一个支撑件8，用于支撑内管2，保证罩玻璃管1、内管2和内管冷凝端5同轴熔封对接。该支撑件8一般为金属、玻璃或陶瓷等固体材料构成，其形状可以为环形结构、薄片结构或弹簧结构等，以达到刚性或弹性支撑的目的。
如图4所示为本发明的第三实施例，该实施例与图1、2所示实施例不同之处在于，第一实施例的玻璃热管冷凝端5外径与内管2外径相等。而本实施例中冷凝端5外径与罩玻璃管1的外径相等。
本发明提出了固液混合工质模式，为制造上述玻璃热管，制造方法的步骤为：
a、根据玻璃热管腔体的容积、玻璃的材质和应力等级，确定合理的工质量。
本发明中固液工质包的体积占玻璃热管容积的0.1‰-10％，最佳性能为0.5‰-8.0‰。
b、设计小型固体腔体，将液体工质加注到固体腔体内并熔封固体腔体，形成固液工质包。
固液工质包中固体腔体可以由玻璃、陶瓷、高分子材料、金属材料等组成，液体工质可以是水、酸、碱、盐、醇、醚、酮类化学物质。
c、将固液工质包通过玻璃热管冷凝端排气口加注到内管腔体内，将玻璃热管内管抽成真空状态，在真空状态下熔封玻璃金属冷凝端排气口，完成玻璃热管固液工质包的加注工作。
然后可以选择以下3种方法之一对固液工质包进行激活：
1、步骤d：对玻璃热管的真空夹层抽真空，在玻璃热管高温抽真空过程中，固液工质包受热膨胀，破碎形成固液工质混合体，实现固液工质包的激活。
2、在步骤b中在熔封前向固液工质包内加注金属材料，在步骤c之前对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：通过感应加热的方法，使金属受热膨胀，将固液工质包破碎，激活固液工质包。
3、在步骤c之前对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：将装有固液工质包的玻璃热管安装到热水系统上，当玻璃热管受热时，固液工质包受热膨胀，破碎形成固液工质混合体。实现固液混合工质的激活。
本发明的玻璃热管及其制造方法，固液工质包激活后由于爆破破碎，固体腔体6外壳形成粉碎性固体粉末，粘附在玻璃热管内管2内表面，固体腔体6粉末起到延缓液体工质7流向玻璃热管底部的目的，提高玻璃热管的集热和换热性能。液体工质7通过相变换热实现玻璃热管的换热功能。
通过采用固液工质包的模式，可以有效的控制玻璃热管工质的灌注精度，同时更方便的完成工质的加注工作，有利于实现规模化生产。采用固液混合工质的模式，使玻璃热管的集热和换热性能得到进一步的提升。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带固液工质包的玻璃热管，其特征在于，包括罩玻璃管、内管、玻璃热管冷凝端和固液工质包，所述内管的集热端套设于罩玻璃管内，所述玻璃热管冷凝端伸出罩玻璃管外，所述内管和罩玻璃管之间为真空夹层，卡子设于集热端的罩玻璃管和内管之间，以支撑内管，所述内管内设有固液工质包，所述固液工质包由固体腔体包裹着液体工质形成，所述罩玻璃管、所述内管和所述玻璃热管冷凝端同轴熔封对接。
2.如权利要求1所述的带固液工质包的玻璃热管，其特征在于，所述固液工质包中的固体腔体的材质为玻璃、陶瓷、高分子材料或金属。
3.如权利要求1所述的带固液工质包的玻璃热管，其特征在于，所述液体工质为水、酸、碱、盐、醇、醚或酮类液体化学物质。
4.如权利要求1所述的带固液工质包的玻璃热管，其特征在于，所述固液工质包的体积占内管容积的0.1‰ˉ10％。
5.如权利要求1所述的带固液工质包的玻璃热管，其特征在于，所述固液工质包的体积占内管容积的0.5‰ˉ8.0‰。
6.一种如权利要求1所述的带固液工质包的玻璃热管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、根据内管腔体的容积、玻璃的材质和应力等级，确定固液工质包的体积占内管容积的比例；
b、设计小型固体腔体，将液体工质加注到固体腔体内并熔封固体腔体，形成固液工质包；
c、将固液工质包通过玻璃热管冷凝端的排气口加注到内管腔体内，将玻璃热管内管抽成真空状态，在真空状态下熔封玻璃热管冷凝端排气口。
7.如权利要求6所述的带固液工质包的玻璃热管的制造方法，其特征在于，在步骤b中在熔封前向固液工质包内加注金属材料，并对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：通过感应加热的方法，使金属受热膨胀，使固液工质包破碎，激活固液工质包。
8.如权利要求6所述的带固液工质包的玻璃热管的制造方法，其特征在于，在步骤b中对玻璃热管真空夹层抽真空，在步骤c后还包括步骤d：将装有固液工质包的玻璃热管安装到热水系统上，当玻璃热管受热时，固液工质包受热膨胀，破碎形成固液工质混合体，激活固液工质包。
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