1真空管型太陽(yáng)能集熱器結(jié)構(gòu)
真空管全稱:全玻璃真空太陽(yáng)能集熱管。主要由內(nèi)管、外管(也稱罩玻璃管)、卡子、吸氣劑、真空夾層、選擇性吸收涂層、吸氣膜組成。內(nèi)、外管的材料是高硼硅3.3,屬于儀器級(jí)玻璃。真空管的真空度(較高的可達(dá)1×10-4Pa)、吸收率、反射比及吸收膜層的質(zhì)量直接影響集熱效果。
真空管型太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能熱利用的基本形式之一,按承壓能力可分為非承壓太陽(yáng)能集熱器和承壓太陽(yáng)能集熱器。承壓太陽(yáng)能集熱器按結(jié)構(gòu)形式又可分為熱管太陽(yáng)能集熱器和U型管太陽(yáng)能集熱器。
真空管型太陽(yáng)能熱管集熱器主要包括集熱部分、傳熱部分、換熱部分和邊框尾架部分。集熱部分主要包括真空管、翅片(加強(qiáng)集熱能力,又叫鋁翼)及防止真空管口散熱的隔熱塞。
翅片置于真空管內(nèi)管腔中的,主要作用是加強(qiáng)管腔內(nèi)的熱量向熱管的傳導(dǎo),一般是鋁合金材質(zhì)。值得注意的是翅片與熱管配合的圓槽精度要高,而且要做成收口的,否則熱管容易從圓槽脫出。
隔熱塞就象暖瓶塞,防止真空管內(nèi)的熱量散失。其上留有很小的排氣孔,以防止管內(nèi)空氣高溫膨脹壓強(qiáng)增加脹破真空管。其制作材質(zhì)有軟木、木屑?jí)褐啤⒐枘z、硅膠與不銹鋼組合等。
傳熱部分一般是指重力熱管,其基本特性是:
1.很高的導(dǎo)熱性;
2.優(yōu)良的等溫性;
3.熱流密度可變性;
4.熱流方向的可逆性;
5.恒溫特性(可控?zé)峁埽?/div>
6.環(huán)境的適應(yīng)性。
2熱管性能的影響因素
熱管的好壞對(duì)太陽(yáng)能集熱器性能的影響非常大。熱管的品質(zhì)取決于材料材質(zhì)、制作工藝和工作介質(zhì)的選擇。制作熱管的材料較好的是TU1銅,其含氧量低,耐腐蝕性強(qiáng),焊接性能也不錯(cuò)。制作工藝中關(guān)鍵是銅管清洗、注液量的選擇、除氣。對(duì)于變徑熱管來(lái)說(shuō),變徑頭焊接時(shí)內(nèi)壁氧化的保護(hù)問(wèn)題也值得注意。試驗(yàn)表明對(duì)熱管進(jìn)行2次除氣,對(duì)性能的提高大有幫助。
我們用的常溫(還有低溫、中溫、高溫)熱管中工作介質(zhì)一般有水、乙醇、甲醇、甲苯、丙酮、乙烷等。對(duì)于這些介質(zhì)銅都可以作為相容殼體材料。同時(shí),設(shè)備水平也是決定熱管質(zhì)量的重要因素。
評(píng)判熱管的性能主要看其啟動(dòng)性能、等溫性能、耐溫性能、傳熱性能(功率)和不凝氣體含量。太陽(yáng)能集熱器所用熱管一般為大頭(冷凝端)變徑重力熱管。
3聯(lián)集管結(jié)構(gòu)
換熱部分主要是指集熱器的聯(lián)集管,它包括流道、保溫層(也叫隔熱體)、外殼、端蓋。流道由干管和套管組成,熱管的大頭插入套管進(jìn)行換熱,而且插裝前應(yīng)在熱管的大頭涂裝導(dǎo)熱硅脂,以增加熱傳導(dǎo)效果。熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅脂膜傳到套管內(nèi)壁再傳到外壁,從而加熱干管腔內(nèi)的流動(dòng)介質(zhì)。流道的阻力特性及介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)特性是太陽(yáng)能集熱器設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。套管與熱管的配合精度要非常高,試驗(yàn)表明,相同型號(hào)的太陽(yáng)能集熱器涂裝導(dǎo)熱硅脂的瞬時(shí)效率要比沒(méi)涂裝的提高約1%。
導(dǎo)熱硅脂是一種乳白色的油脂,其導(dǎo)熱系數(shù)一般在1.7W/(m·K),其評(píng)判指標(biāo)包括耐溫范圍、針入度、揮發(fā)物質(zhì)、游離度。
保溫層在國(guó)內(nèi)有用聚氨脂的也有用玻璃棉模塊的,在國(guó)外多數(shù)用后者。聚氨脂泡沫塑料是用聚醚與多異氰酸脂為主要原料,再加入阻燃劑、穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑等,經(jīng)混合攪拌、化學(xué)反應(yīng)而成的一種微孔發(fā)泡體,其導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.016W/(m·℃)~0.055W/(m·℃)。使用溫度在-100℃~100°C。試驗(yàn)表明聚氨脂發(fā)泡密度在40kg/m3時(shí),閉孔率高達(dá)97%,保溫性能z*好。
4型材選擇
聯(lián)集管的外殼多采用鋁型材。它可根據(jù)設(shè)計(jì)者的思想設(shè)計(jì)成各種造型,但除了考慮保溫層的均勻性外,還要注意型材的z*大對(duì)角線不宜超過(guò)170mm,否則鋁型材廠家擠制型材將比較困難。鋁型材的表面處理主要有氧化、電泳、噴塑、烤漆等幾種方法。
端蓋制作型材也多種多樣,有尼龍塑料、鑄鋁、金屬板沖壓等。
5尾架
邊框尾架部分包括太陽(yáng)能集熱器的邊框、拉桿、托架和護(hù)托。主要起連接、加固和調(diào)節(jié)的作用。需要說(shuō)明的是太陽(yáng)能集熱器的護(hù)托不同于普通緊湊式太陽(yáng)能熱水器的護(hù)托,一定要設(shè)計(jì)成可調(diào)式的。因?yàn)樘?yáng)能集熱器對(duì)真空管的竄動(dòng)量要求較嚴(yán),必須用可調(diào)式護(hù)托調(diào)節(jié)。一般竄動(dòng)量應(yīng)在3mm~5mm之間。
6國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱器對(duì)比
綜觀太陽(yáng)能集熱器的發(fā)展,太陽(yáng)能熱管集熱器以其自身的優(yōu)點(diǎn)日益受到推崇,尤其在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家更是如此。但我國(guó)的太陽(yáng)能集熱器使用多以U型管為主,約占太陽(yáng)能真空管集熱器總量的70%~80%。主要原因是:1.價(jià)格較低。2.效率較高。3.加工制造較容易。國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱管集熱器分為玻璃與金屬熔封(桑普、歐科、太陽(yáng)雨)和真空管內(nèi)置熱管兩種結(jié)構(gòu)(力諾、博源、海爾),主要因?yàn)槌杀据^高,在國(guó)內(nèi)銷售較少。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家,太陽(yáng)能熱管集熱器應(yīng)用較多,運(yùn)輸、安裝、維修比較方便。要求安全、衛(wèi)生、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)較高。Apricus公司的直插式太陽(yáng)能熱管集熱器生產(chǎn)規(guī)模較大,主要出口歐洲、澳大利亞、美國(guó)等地區(qū)。現(xiàn)正籌建新的生產(chǎn)基地,計(jì)劃年生產(chǎn)太陽(yáng)能熱管集熱器5萬(wàn)套。從以上可以看出大力發(fā)展太陽(yáng)能熱管和太陽(yáng)能熱管集熱器的必要性。其他方面的比較見(jiàn)表1。
影響太陽(yáng)能熱管集熱器性能的參數(shù)有:集熱面積、集熱效率、熱損及真空管的性能;聯(lián)集管(聯(lián)集箱)的阻力特性,還有太陽(yáng)能熱管集熱器的容水量及放置朝向和傾角。
充分了解太陽(yáng)能熱管集熱器的結(jié)構(gòu)與發(fā)展趨勢(shì),有助于我們?cè)O(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。從而更好的為客戶服務(wù),進(jìn)一步滿足客戶需求。
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