CN202719786U - 一种热管式全玻璃真空太阳集热管 - Google Patents
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Abstract
一种热管式全玻璃真空太阳集热管属于太阳能利用设备领域；由全玻璃真空太阳集热管(1)与全玻璃热管(2)结合而成，全玻璃热管(2)的蒸发段(3)由全玻璃真空太阳集热管(1)的内玻璃管(9)构成，冷凝段(4)由内玻璃管(9)自全玻璃真空太阳集热管(1)的环封杯口(10)处同轴并等直径外延伸而构成，内玻璃管(9)的管壁厚度比全玻璃真空太阳集热管(1)的罩玻璃管(8)的管壁厚度增大1.0±0.2mm，冷凝段(4)上的热封端(5)的玻璃壁厚度等于罩玻璃管(8)的管壁厚度；全玻璃热管(2)的真空腔(6)中装有的传热工质(7)与真空腔(6)的体积比为0.05％～0.4％；冷凝段(4)的长度L1为70～150mm；集热、传热一体化，传热速度快、热效率高，性能优良，安全可靠，性能达国标要求，易制作、成本低，便于安装、运输，易于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能利用设备领域，涉及一种热管式全玻璃真空太阳集热管。
背景技术
在太阳能集热器及热水器中，玻璃真空太阳集热管与热管的结合方式有三种，第一种为带吸热体的金属热管置于单层玻璃管中，两者之间隙抽真空，并采用金属与玻璃热压封方式密封真空腔，不足之处在于，基于金属与玻璃两种材质性质差异很大，因此，热压封方式密封真空腔工艺复杂、难度大、不可靠，同时成本高；第二种为带吸热体(如翅片)的金属热管插入全玻璃真空太阳集热管中，由于两者之间隙为非真空状，因此，应用效果不理想，而且成本高；第三种为将全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管作为热管的蒸发段管壳，另配热管的玻璃冷凝段，其最大优点是结构简单，成本低，应用效果好，利于推广应用，不足之处在于，内玻璃管与罩玻璃管均采用常规壁厚(即国标为1.6±0.2mm)的玻璃管，其耐压强度偏低，并因此限制了热管真空腔中的传热工质的加入量，传热工质加入量偏多，则应用中热管内的压力高，热管易爆裂，影响正常使用，而传热工质的加入量偏少，又会降低热效率，影响使用效果，另方面，如申请号为200420050936·7所公开的技术方案中，热管的玻璃冷凝段是在全玻璃真空太阳集热管的环封杯口处烧融一支玻璃对接管的办法实现，会使全玻璃真空太阳集热管产生二次热应力，并且难以有效消除，会产生安全隐患，同时耗材多、用工时长。
发明内容
解决的技术问题：
提供一种热管式全玻璃真空太阳集热管，能克服现有技术中存在的不足，不仅能提高热管的耐压强度及机械强度，同时易制作，成本低，易于推广应用。
采用的技术方案：
一种热管式全玻璃真空太阳集热管，包括全玻璃真空太阳集热管，全玻璃热管，所述全玻璃热管由蒸发段、冷凝段及冷凝段上的热封端组成，全玻璃热管的真空腔中装有传热工质，其特征在于：全玻璃热管的蒸发段由全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管构成，全玻璃热管的冷凝段由全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管自全玻璃真空太阳集热管的环封杯口处同轴并等直径外延伸而构成，全玻璃热管的冷凝段端头上的真空排气嘴即传热工质的灌注嘴热封后即为所述冷凝段上的热封端；所述全玻璃热管的蒸发段及冷凝段的管壁厚度，也即所述内玻璃管的管壁厚度均比全玻璃真空太阳集热管的罩玻璃管的管壁厚度增大1.0±0.2mm，所述冷凝段上的热封端的玻璃壁厚度等于所述罩玻璃管的管壁厚度。
有益效果：
由于全玻璃热管的冷凝段以全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管自全玻璃真空太阳集热管的环封杯口处同轴并等直径外延伸而构成，能克服现有技术中烧融对接管法而使环封杯口处产生二次热应力的不足，而且容易制作、节省材料，还能提高安全性能；全玻璃热管的蒸发段及冷凝段的管壁厚度，也即内玻璃管的管壁厚度比罩玻璃管的管壁厚度的增大，能明显提高安全性能，而热封端相对于蒸发段及冷凝段的管壁厚度作限压薄壁处理，能在非正常情况下炸管而起泄压阀的作用，有利于安全。传热工质的液相容积与真空腔的总容积的体积比的选择是与所述结构配套适用的；本发明能使集热、传热一体化，性能优良，安全可靠，完全能达到设计要求，易制作、成本低，适于组装太阳能集热器和热水器，性能达国家标准技术要求，同时便于安装、运输，易于推广应用，特别适用我国“三北”地区热水器市场需求。
附图说明
图1、总体结构示意图；
图2、实施例一的单根热管式全玻璃真空太阳集热管空晒实验冷凝段4温变曲线图。
具体实施方式
结合附图进一步详加说明；
如图1所示，全玻璃真空太阳集热管1的结构为公知技术，具有由罩玻璃管8、内玻璃管9、封闭端15及环封杯口10组成的相应的真空夹层11，真空夹层11中还装有吸气剂12、吸气膜13、选择性吸收涂层14及相应支承件16；所述一种热管式全玻璃真空太阳集热管，包括全玻璃真空太阳集热管1、全玻璃热管2，所述全玻璃热管2由蒸发段3、冷凝段4及冷凝段4上的热封端5组成，全玻璃热管2的真空腔6中装有传热工质7；所述全玻璃热管2的蒸发段3由全玻璃真空太阳集热管1的内玻璃管9构成，全玻璃热管2的冷凝段4由全玻璃真空太阳集热管1的内玻璃管9自全玻璃真空太阳集热管1的环封杯口10处同轴并等直径外延伸而构成，因此能避免使全玻璃真空太阳集热管1的环封杯口10处产生二次热应力，以提高安全性能，全玻璃热管2的冷凝段4端头上的真空排气嘴即传热工质7的灌注嘴热封后即为所述冷凝段4上的热封端5；所述全玻璃热管2的蒸发段3及冷凝段4的管壁厚度，也即所述内玻璃管9的管壁厚度均比全玻璃真空太阳集热管1的罩玻璃管8的管壁厚度增大1.0±0.2mm，所述冷凝段3上的热封端5的玻璃壁厚度等于所述罩玻璃管8的管壁厚度。
所述蒸发段3及冷凝段4的管壁厚度均相对于罩玻璃管8的管壁厚度增大1.0±0.2mm，能有效防止全玻璃热管2——尤其是在连续承受高温的蒸发段3上发生炸管，从而提高安全性能，实验和理论计算表明，管壁增厚1.0mm，玻璃热管的承压能力提高1.70倍。
所述冷凝段4上的热封端5的玻璃壁厚度等于罩玻璃管8的管壁厚度，即相对于蒸发段3及冷凝段4管壁的厚度作限压薄壁处理，以便在非正常情况下热封端5能炸管而起泄压阀的作用，并且其炸管泄压后，既便太阳能热水箱中的水进入其中，也不会有什么危险，仍可作为普通的全玻璃真空太阳集热管使用，不会影响整体太阳能热水器的运行。
如图1中所示，所述全玻璃热管2的冷凝段4的长度L1为70～150mm，冷凝段4的长度L是指自所述全玻璃真空太阳集热管1的环封杯口10处至全玻璃热管2的冷凝段4上的热封端5的距离，即内玻璃管9自全玻璃真空太阳集热管1的环封杯口10处同轴并等直径外延伸的长度。
本发明中，全玻璃热管2的真空腔6中装有的液相传热工质7的体积与真空腔6的总容积的体积比为0.05％～0.4％，优选为0.1～0.3％，最好为0.15～0.25％。
本发明中传热工质7为0～50％的乙二醇水溶液或0～30％的甲醇水溶液，所述百分比为乙二醇或甲醇与水的体积比；传热工质7中还含有小于0.01％的亚甲基蓝、荧光黄或酞青绿，所述百分比为颜料与传热工质7的质量比。
实施例1
按图1结构所示，热管式全玻璃真空太阳集热管长度L。1800mm，罩玻璃管8的外径58mm，壁厚为1.8mm，内玻璃管9的外径为47mm，壁厚为2.6mm，内玻璃管9的外延伸长度L1——即冷凝段4的长度为100mm，热封端5的玻璃壁厚为1.8mm，蒸发段3的长度L2为1770mm；真空腔6的总容积为V1 2566cm3，传热工质7为蒸馏水，其液相体积为V2 5.1ml，两者体积比为V2/V1＝0.2％。
如表一中所示，为实施例1的单根热管式全玻璃真空太阳集热管的冷凝段4插入盛水10升的测试水箱中闷晒，在正常太阳辐射下热性能测试结果，数据为模拟热水器的热性能数据(两组)。
表一
如图2所示，为实施例1的单根热管式全玻璃真空太阳集热管的冷凝段4包埋在聚氨酯泄沫绝热保温套中进行空晒温度实验，在正常太阳辐射下冷凝段4温度变化曲线，图中曲线A示为冷凝段4温度与时间关系图，曲线B示为环境温度与时间关系图。所述空晒是指集热管的冷凝段4处在无水环境下对蒸发段3进行太阳辐射。
表一及图2中所示测试结果，均为在2010年11月中旬晴天下进行的。
Claims (5)
1.一种热管式全玻璃真空太阳集热管，包括全玻璃真空太阳集热管，全玻璃热管，所述全玻璃热管由蒸发段、冷凝段及冷凝段上的热封端组成，全玻璃热管的真空腔中装有传热工质，其特征在于：全玻璃热管的蒸发段由全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管构成，全玻璃热管的冷凝段由全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管自全玻璃真空太阳集热管的环封杯口处同轴并等直径外延伸而构成，全玻璃热管的冷凝段端头上的真空排气嘴即传热工质的灌注嘴热封后即为所述冷凝段上的热封端；所述全玻璃热管的蒸发段及冷凝段的管壁厚度，也即所述内玻璃管的管壁厚度，均比全玻璃真空太阳集热管的罩玻璃管的管壁厚度增大1.0±0.2mm，所述冷凝段上的热封端的玻璃壁厚度等于所述罩玻璃管的管壁厚度。
2.根据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空太阳集热管，其特征在于：全玻璃热管(2)的真空腔(6)中装有的传热工质(7)的液相体积与真空腔(6)的总容积的体积比为0.05％～0.4％。
3.根据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空太阳集热管，其特征在于：全玻璃热管(2)的真空腔(6)中装有的传热工质(7)的液相体积与真空腔(6)的总容积的体积比为0.1％～0.3％。
4.根据权利要求1所述的一种热管式全玻璃真空太阳集热管，其特征在于：全玻璃热管(2)的真空腔(6)中装有的传热工质(7)的液相体积与真空腔(6)的总容积的体积比为0.15％～0.25％。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种热管式全玻璃真空太阳集热管，其特征在于：传热工质(7)为乙二醇水溶液，或者为甲醇水溶液。
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| CN102538255A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-04 | 天普新能源科技有限公司 | 一种热管式全玻璃真空太阳集热管 |
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