專利名稱：金屬太陽(yáng)能真空集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供熱技術(shù)中的一種熱發(fā)生裝置。
太陽(yáng)能的利用已引起社會(huì)各界的關(guān)注，其中已由清華大學(xué)提出的全玻璃真空太陽(yáng)能集熱管，《太陽(yáng)能》1997年，第1期，《全玻璃真空管收集器十八年》。該集熱管由一端開口，另一端封閉的內(nèi)外玻璃套管組合而成。在內(nèi)外玻璃套管之間是真空夾層。選擇性吸收膜層鍍?cè)谡婵展艿膬?nèi)層玻璃外表面上。其工作原理是依靠玻璃真空管本身朝陽(yáng)面與背光面間的溫差形成自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)力，使水在玻璃管內(nèi)流動(dòng)。該類型的全玻璃真空太陽(yáng)能集熱管存在以下問(wèn)題。
1．低換熱效率由于其工作原理是依靠真空管本身的溫差形成自然對(duì)流驅(qū)動(dòng)力，使水在玻璃管內(nèi)流動(dòng)。而又由于該玻璃管長(zhǎng)徑比很大，故使得自然對(duì)流的流動(dòng)阻力較大，管內(nèi)水與玻璃管壁間的換熱系數(shù)較低。
2．使用安全性差因?yàn)橛姓婵战^熱層及內(nèi)層玻璃上的選擇性吸收膜層，故全玻璃真空管的內(nèi)層玻璃管能達(dá)到很高的溫度。尤其在水箱中水較少或無(wú)水時(shí)，更是如此。有可能在使用中全玻璃真空管會(huì)有“熱爆”和“冷爆”現(xiàn)象發(fā)生。
在真空管熱水系統(tǒng)中若有一根玻璃管發(fā)生爆裂，水箱中的水會(huì)從該破口泄出，造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。這對(duì)大面積太陽(yáng)能熱水工程的危害尤為嚴(yán)重。
3．要求采用價(jià)格昂貴的特種硅硼玻璃由于玻璃上鍍有高吸收率，低發(fā)射率的選擇性吸收膜層，玻璃的工作溫度會(huì)很高。為使管子能在高溫下長(zhǎng)期工作，就要求制作玻璃管的玻璃熱膨脹系數(shù)低。這樣就要采用價(jià)格昂貴，產(chǎn)量有限的硅硼玻璃3.3。該種玻璃的生產(chǎn)非常困難。
本發(fā)明的目的在于提出一種金屬水管、玻璃管、橡膠封口、選擇性吸收膜和真空夾層所組成的金屬太陽(yáng)能真空集熱器，它既有平板集熱器直流道、低流動(dòng)阻力的優(yōu)點(diǎn)，又有真空管低熱損失的優(yōu)點(diǎn)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案在于它由金屬水管、玻璃管、橡膠封口、光譜選擇性吸收膜和真空夾層所組成的金屬太陽(yáng)能真空集熱器。
玻璃真空管及金屬管均為兩端開口。玻璃管由內(nèi)外兩層不同直徑的玻璃管組成，兩層玻璃管在首尾兩端熔接后中間夾層抽真空。管內(nèi)的流體可以是水、空氣或其它抗凍液體。
金屬管的構(gòu)成有兩種形式一是圓或橢圓形金屬管(鋁、銅或不銹鋼)；二是加裝有翅片的圓或橢圓形金屬管(鋁，銅或不銹鋼)，翅片起增大太陽(yáng)能吸收面積的作用。為了增強(qiáng)金屬管內(nèi)表面與水的換熱，在直管的內(nèi)表面上還可加裝肋(直肋，三角肋，非連續(xù)肋)或螺旋繞絲。
金屬管與玻璃管間的連接采用密封圈。該密封圈由耐熱含硅橡膠組成。
該發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1．使用安全性好。沒(méi)有全玻璃真空管夏天熱爆，冬天冷爆的問(wèn)題。這對(duì)大面積太陽(yáng)能熱水工程尤為重要；2．可以四季使用。由于真空隔熱層的存在，使得該真空管能在嚴(yán)寒天氣條件下使用；3．可耐高水壓。由于水在金屬管內(nèi)流動(dòng)，而不是在玻璃管內(nèi)流動(dòng)，故整個(gè)管子可以承受較高的水壓力；4．玻璃材料簡(jiǎn)單。由于鍍膜在金屬管上，故玻璃溫度并不高。所以不必采用低熱膨脹系數(shù)的硅硼玻璃3.3。這使得產(chǎn)品對(duì)原料的適應(yīng)性大為增加，產(chǎn)品的造價(jià)也可降低；5．換熱效率高。由于結(jié)構(gòu)不同，該類真空管熱水器的運(yùn)行原理與全玻璃真空管的截然不同。它具有流動(dòng)阻力低換熱系數(shù)高的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中沿A-A線方向的剖視圖。
現(xiàn)在結(jié)合上述附圖來(lái)一步說(shuō)明本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，本發(fā)明包含有金屬水管1，玻璃管2、3，橡膠封口4，選擇性吸收膜5和真空夾層6所組成，如圖1所示，其中，金屬水管1是套插在玻璃內(nèi)管2內(nèi)，玻璃管是由不同直徑的內(nèi)管2和外管3組成，內(nèi)外玻璃管2、3在兩端熔接后的中間夾層抽真空即真空夾層6選擇性吸收膜5鍍?cè)诮饘偎?的外表面，金屬水管1內(nèi)的流體可以是水、空氣或其他抗凍液體；金屬水管的結(jié)構(gòu)有二種一是圓或橢圓形金屬管，如鋁、銅或不銹鋼；二是加裝有翅片的圓或橢圓形金屬管；如鋁、銅或不銹鋼；該金屬管外表面鍍有選擇性吸收膜5、在金屬水管1的外壁面可以加裝有金屬翅片，它可增大太陽(yáng)能吸收面，為了增強(qiáng)金屬水管內(nèi)表面與水的換熱，在直管的內(nèi)表面上還可以加裝肋，它可以是直肋、或三角肋或非連續(xù)肋；金屬水管1與玻璃管3的連接可以用橡膠圈4，該密封圈4(橡膠圈)可以是耐熱含硅橡膠組成。
權(quán)利要求
1．一種金屬太陽(yáng)能真空集熱器，它由內(nèi)、外玻璃管及其間的真空夾層構(gòu)成，其特征在于它還包含有金屬水管、選擇性吸收膜和橡膠封口，其中，金屬水管插在玻璃真空管中間，吸收膜是鍍?cè)诮饘偎艿耐獗砻?，玻璃真空管及金屬管均為兩端開口，而玻璃管是由內(nèi)、外兩層不同直徑的玻璃管組成，兩層玻璃管在首尾兩端熔接后中間夾層抽真空，金屬水管內(nèi)的流體可以是水、空氣或是抗凍液體。
2．按照權(quán)利要求1所說(shuō)金屬太陽(yáng)能真空集熱器，其特征在于所說(shuō)的金屬水管可以采用圓形或橢圓形管。
3．按照權(quán)利要求1所說(shuō)金屬太陽(yáng)能真空集熱器，其特征在于所說(shuō)的金屬水管，在它外周可以加裝金屬翅片。
4．按照權(quán)利要求1所說(shuō)金屬太陽(yáng)能真空集熱器，其特征在于金屬水管和玻璃管，其連接可以用橡膠圈密封，如耐熱含硅橡膠。
5．按照權(quán)利要求1所說(shuō)金屬太陽(yáng)能真空集熱器，其特征在于所說(shuō)的金屬水管，在其管內(nèi)可以加裝直肋、或三角肋，或不連續(xù)肋或螺絲繞絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及供熱技術(shù)中的一種熱發(fā)生裝置,它由金屬水管、玻璃管、密封圈、選擇性吸收膜和真空夾層所組成,其中在金屬水管的外表面可以加裝金屬翅片,在其管內(nèi)可以加裝直肋或三角肋或非連續(xù)肋,本發(fā)明使用安全性好、換熱效率高、并在四季可以使用,因此具有很強(qiáng)的適用性。
文檔編號(hào)F24J2/05GK1216817SQ97119979
公開日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者王志峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所