CN109279776A - 一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法 Download PDF

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Abstract

本发明公开了一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法，所述玻璃管由以下原料按重量份组成：75～93份石英砂、15～21份硼砂、23～37份硼酸、6～9份碳酸钡、3～8份芒硝、4～6份方解石、2～5份氢氧化钠、1～3份抗氧剂、1～3份分散剂。所述制备方法包括选料—混合搅拌—熔炼—入模压制成管—冷却烧边—退火处理共六步。该玻璃管的抗压性较强，具有优良的热膨胀性能，而较高的抗冷热冲击性能也有效提高了真空玻璃管在热胀冷缩时的抗压能力，其制备工艺方便，且成本较低，易于推广。

Description

一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能真空管制备领域，具体涉及一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法。
背景技术
我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源，除了局部地区(如四川、贵州等地)不适合太阳能利用外，我国大部分地区都适合利用太阳能。太阳能(SolarEnergy)，一般是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，生物质能，潮汐能、水的势能等等。太阳能利用的基本方式可分为光—热利用、光—电利用、光—化学利用、光—生物利用四类。在四类太阳能利用方式中，光—热转换的技术最成熟，产品也最多，成本相对较低。如：太阳能热水器、开水器、干燥器、太阳灶、太阳能温室、太阳房、太阳能海水淡化装置以及太阳能采暖和制冷器等。太阳能光热发电比光伏发电的太阳能转化效率较高，但应用还不普遍。在光热转换中，当前应用范围最广、技术最成熟、经济性最好的是太阳能热水器的应用。
真空管是太阳能热水器的核心，全玻璃真空管的构造由内玻璃管、太阳选择性吸收涂层、真空夹层、罩玻璃管、支承件(弹簧卡子)、吸气剂等部分组成。内玻璃管用来作为水的流动管道，选择性吸收涂料，是通过采用真空沉积、溅射技术、电化学处理等工艺均匀地涂在内玻璃管的外表面，用来吸收太阳辐射能，将涂有选择性涂层的内玻璃管封入罩玻璃内，然后将内外玻璃管之间抽成真空，形成真空度为0.05Pa的真空夹层，以减少由于空气对流和传导而引起的热损失。
因此真空玻璃管的性能对于太阳能热水器来说至关重要。传统真空玻璃管大都抗压性较差，在支架变形或者是热胀冷缩时，玻璃管容易碎裂，从而导致太阳能热水器的失效，甚至漏电产生更大的风险。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能真空管用玻璃管及其制备方法，所述玻璃管的抗压性较强，具有优良的热膨胀性能，而较高的抗冷热冲击性能也有效提高了真空玻璃管在热胀冷缩时的抗压能力，其制备工艺方便，且成本较低，易于推广。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能真空管用玻璃管，由以下原料按重量份组成：75～93份石英砂、15～21份硼砂、23～37份硼酸、6～9份碳酸钡、3～8份芒硝、4～6份方解石、2～5份氢氧化钠、1～3份抗氧剂、1～3份分散剂。
优选的，所述抗氧剂为三乙醇胺硼酸酯。
优选的，所述分散剂为焦磷酸钠。
一种太阳能真空管用玻璃管的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将各组分原料按比例分别称取备用；
步骤2)将步骤1)配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)混合的原料转移至高温熔炉中，熔炼成均匀的玻璃液；
步骤4)步骤3)所述熔化的玻璃液自动进入低温模具中，通过调整压制压力把玻璃液挤压成管状；
步骤5)玻璃管冷却后出模，对玻璃管进行烧边处理；
步骤6)在退火炉中对玻璃管进行退火，即制成所述太阳能真空管用玻璃管。
优选的，步骤4)所述低温模具中温度维持在600～800℃，进料量为50～70L/min，压制压力为75～100kPa。
优选的，步骤5)所述冷却出模的温度为300～400℃，烧边处理的温度为1100～1200℃。
优选的，步骤6)所述退火的初段温度为500～650℃，末段温度为40～60℃，退火时间为3～5h。
本发明的有益效果如下：
本发明的太阳能真空管用玻璃管，具有优良的热膨胀性能，而较高的抗冷热冲击性能也有效提高了真空玻璃管在热胀冷缩时的抗压能力，玻璃中含有硼酸和碳酸钡，能提高玻璃的化学稳定性，增加机械强度，通过添加抗氧剂和分散剂，可降低玻璃内应力，减轻气泡等缺陷，提高玻璃管的品质。其制备工艺方便，且成本较低，易于推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种太阳能真空管用玻璃管，由以下原料按重量份组成：75份石英砂、15份硼砂、23份硼酸、6份碳酸钡、3份芒硝、4份方解石、2份氢氧化钠、1份三乙醇胺硼酸酯抗氧剂、1份焦磷酸钠分散剂。
其具体制备方法如下：
(1)按上述重量份分别称取原料进行配料。
(2)将配好的原料置于搅拌机中，常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为45min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，1800℃下，熔炼8h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入低温模具中，600℃下，进料量为50L/min，设置压制压力75kPa将玻璃液挤压成管状。
(5)玻璃管冷却至300℃出模，对玻璃管进行烧边处理，烧边处理的温度为1100℃。
(6)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为500℃，末段温度为40℃，退火时间为3h。出炉后即制成所述太阳能真空管用玻璃管。
实施例2
一种太阳能真空管用玻璃管，由以下原料按重量份组成：93份石英砂、21份硼砂、37份硼酸、9份碳酸钡、8份芒硝、6份方解石、5份氢氧化钠、3份三乙醇胺硼酸酯抗氧剂、3份焦磷酸钠分散剂。
其具体制备方法如下：
(1)按上述重量份分别称取原料进行配料。
(2)将配好的原料置于搅拌机中，常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为300r/min，搅拌时间为30min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，2000℃下，熔炼6h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入低温模具中，800℃下，进料量为70L/min，设置压制压力100kPa将玻璃液挤压成管状。
(5)玻璃管冷却至400℃出模，对玻璃管进行烧边处理，烧边处理的温度为1200℃。
(6)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为650℃，末段温度为60℃，退火时间为5h。出炉后即制成所述太阳能真空管用玻璃管。
实施例3
一种太阳能真空管用玻璃管，由以下原料按重量份组成：83份石英砂、17份硼砂、28份硼酸、8份碳酸钡、6份芒硝、5份方解石、4份氢氧化钠、2份三乙醇胺硼酸酯抗氧剂、2份焦磷酸钠分散剂。
其具体制备方法如下：
(1)按上述重量份分别称取原料进行配料。
(2)将配好的原料置于搅拌机中，常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为250r/min，搅拌时间为40min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，1900℃下，熔炼7h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入低温模具中，700℃下，进料量为60L/min，设置压制压力85kPa将玻璃液挤压成管状。
(5)玻璃管冷却至350℃出模，对玻璃管进行烧边处理，烧边处理的温度为1150℃。
(6)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为550℃，末段温度为50℃，退火时间为4h。出炉后即制成所述太阳能真空管用玻璃管。
测试例1
对实施例1～3制得的太阳能真空管用玻璃管进行性能测试，测试结果如下表1。
表1性能测试

Claims (7)

1.一种太阳能真空管用玻璃管，其特征在于，由以下原料按重量份组成：75～93份石英砂、15～21份硼砂、23～37份硼酸、6～9份碳酸钡、3～8份芒硝、4～6份方解石、2～5份氢氧化钠、1～3份抗氧剂、1～3份分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能真空管用玻璃管，其特征在于，所述抗氧剂为三乙醇胺硼酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能真空管用玻璃管，其特征在于，所述分散剂为焦磷酸钠。
4.权利要求1所述的一种太阳能真空管用玻璃管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将各组分原料按比例分别称取备用；
步骤2)将步骤1)配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)混合的原料转移至高温熔炉中，熔炼成均匀的玻璃液；
步骤4)步骤3)所述熔化的玻璃液自动进入低温模具中，通过调整压制压力把玻璃液挤压成管状；
步骤5)玻璃管冷却后出模，对玻璃管进行烧边处理；
步骤6)在退火炉中对玻璃管进行退火，即制成所述太阳能真空管用玻璃管。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能真空管用玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤4)所述低温模具中温度维持在600～800℃，进料量为50～70L/min，压制压力为75～100kPa。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能真空管用玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤5)所述冷却出模的温度为300～400℃，烧边处理的温度为1100～1200℃。
7.根据权利要求4所述的一种太阳能真空管用玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤6)所述退火的初段温度为500～650℃，末段温度为40～60℃，退火时间为3～5h。
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