CN104748417B - 太阳能防爆集热管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能防爆集热管，包括内层玻璃管和外层玻璃管；所述内层玻璃管和外层玻璃管之间为真空层；所述外层玻璃管的内底部设有一段由不透光保温材料构成的短管，所述短管的外表面与外层玻璃管紧密贴合，且所述短管的端口高于所述内层玻璃管的底部；所述短管内盛有水银，且水银的量、短管端口上方的真空空间的体积、短管的容积之间具有如下特征关系：水银的温度低于所述内层玻璃管中的液体沸点的90%时，所述水银的体积小于所述短管的容积；而水银的温度达到所述沸点时，水银的体积等于所述短管的容积以及短管端口上方的真空空间的体积的总和。该集热管可以有效防止管内温度过高，避免爆管现象的发生。

Description

太阳能防爆集热管
技术领域
本发明涉及太阳能设施领域，特别地，是涉及一种太阳能集热管。
背景技术
目前，普通的真空集热管由内外层玻璃管构成，两层玻璃管之间为真空隔层，内外层玻璃管在管口处相互连接，一体成型。由于在受太阳持续照射的过程中，管内的水体或介质会持续升温，如泄压不及时，很容易发生爆管现象。在实际使用过程中，典型地，如果忘记给太阳能热水器加水，则在夏季就极其容易爆管。另一方面，为了给真空集热管泄压，还需要在保温设备上开设气孔，由于气孔的开设，使得保温效果受到影响，使室外太阳能设备的储热能力大幅下降。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能防爆集热管，该集热管可以有效防止管内温度过高，避免爆管现象的发生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该太阳能防爆集热管包括内层玻璃管和外层玻璃管；所述内层玻璃管和外层玻璃管之间为真空层；所述外层玻璃管的内底部设有一段由不透光保温材料构成的短管，所述短管的外表面与外层玻璃管紧密贴合，且所述短管的端口高于所述内层玻璃管的底部；所述短管内盛有水银，且水银的体积、短管端口上方的真空空间的体积、短管的容积之间具有如下特征关系：水银的温度低于所述内层玻璃管中的液体沸点的90%时，所述水银的体积小于所述短管的容积；而水银的温度达到所述沸点时，水银的体积等于所述短管的容积和短管端口上方的真空空间的体积的总和。
作为优选，所述内层玻璃管的外表面镀制有增透膜及红外反射膜，以使尽可能多的太阳光进入管内，并抑制管内的热量以红外热的形式向外辐射。
作为优选，所述短管由绝热橡胶构成；所述外层玻璃管的外表面与短管正对的部分制成镜面，以防止外界热辐射对于短管内水银温度的影响。
本发明的有益效果在于：该太阳能防爆集热管在集热过程中，由于所述短管中的水银始终与内层玻璃管接触，因此水银的温度与内层玻璃管中的液体温度基本一致；当所述液体的温度低于沸点的90%时，由于水银始终保持在短管内部，故而不对外散热，也不影响集热管正常集热，而在液体温度接近沸点的过程中，水银因受热膨胀逐渐溢出所述短管，并沿着真空层逐渐上升，直至顶部，包围整个内层玻璃管，此时，不仅外界射向集热管的太阳光被填充在真空层中的水银层完全反射，并且水银层作为优良的导热中介，与内层玻璃管、外层玻璃管一起，形成优良导热体，将管内液体的热量迅速散入外界，从而始终使管内液体保持在沸点以下；故而可以有效防止爆管现象。
附图说明
图1是本太阳能防爆集热管的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1所示实施例中，该太阳能防爆集热管包括内层玻璃管1和外层玻璃管2；所述内层玻璃管1和外层玻璃管2之间为真空层3；所述外层玻璃管2的内底部设有一段由不透光保温材料构成的短管4，所述短管4的外表面与外层玻璃管2紧密贴合，且所述短管4的端口高于所述内层玻璃管1的底部；所述短管4内盛有水银。
所述水银的体积、短管端口上方的真空空间的体积、短管4的容积之间具有如下特征关系：水银的温度低于所述内层玻璃管1中的液体沸点的90%时，所述水银的体积小于所述短管4的容积；而水银的温度达到所述沸点时，水银的体积等于所述短管4的容积和短管端口上方的真空空间的体积的总和。具体计算可按如下方式：设短管4的容积为V0，短管端口上方的真空空间的体积为V1；所述沸点为T；水银温度为90%T时，恰好充满所述短管4，此时水银体积为V0；而水银温度为T时，体积为V0+V1；由于水银的体积与温度呈正比，因此可得关系式 (0.9T)/T=V0/( V0+V1)，即V0/( V0+V1)=0.9①；以此关系式，设计短管4的容积及真空层3的厚度和长度，即可得到满足需求的集热管。
上述的太阳能防爆集热管，所述内层玻璃管1的外表面镀制有增透膜及红外反射膜，以使尽可能多的太阳光进入管内，并抑制管内的热量以红外热的形式向外辐射。
上述的太阳能防爆集热管，所述短管4可以由绝热橡胶构成；而所述外层玻璃管2的外表面与短管4正对的部分制成镜面，以防止外界热辐射对于短管4内水银温度的影响。
上述太阳能防爆集热管在集热过程中，由于所述短管4中的水银始终与内层玻璃管1接触，因此水银的温度与内层玻璃管1中的液体温度基本一致；当所述液体的温度低于沸点的90%时，由于水银始终保持在短管4内部，故而不对外散热，也不影响集热管正常集热，而在液体温度接近沸点的过程中，水银因受热膨胀逐渐溢出所述短管4，并沿着真空层3逐渐上升，直至顶部，包围整个内层玻璃管1，此时，不仅外界射向集热管的太阳光被填充在真空层3中的水银层完全反射，并且水银层作为优良的导热中介，与内层玻璃管1、外层玻璃管2一起，形成优良导热体，将管内液体的热量迅速散入外界，从而始终使管内液体保持在沸点以下；故而可以有效防止爆管现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种太阳能防爆集热管，包括内层玻璃管（1）和外层玻璃管（2）；所述内层玻璃管（1）和外层玻璃管（2）之间为真空层（3）；其特征在于：所述外层玻璃管（2）的内底部设有一段由不透光保温材料构成的短管（4），所述短管（4）的外表面与外层玻璃管（2）紧密贴合，且所述短管（4）的端口高于所述内层玻璃管（1）的底部；所述短管（4）内盛有水银，且水银的体积、短管端口上方的真空空间的体积、短管（4）的容积之间具有如下特征关系：水银的温度低于所述内层玻璃管（1）中的液体沸点的90%时，所述水银的体积小于所述短管（4）的容积；而水银的温度达到所述沸点时，水银的体积等于所述短管（4）的容积和短管端口上方的真空空间的体积的总和。
2.根据权利要求1所述的太阳能防爆集热管，其特征在于：所述内层玻璃管（1）的外表面镀制有增透膜及红外反射膜。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能防爆集热管，其特征在于：所述短管（4）由绝热橡胶构成；所述外层玻璃管（2）的外表面与短管（4）正对的部分制成镜面。
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