真空管型太阳能集热器幻灯片.ppt
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1、真空管型太阳能集热器第1页,共40页,编辑于2022年,星期一全玻璃真空太阳集热管发展及简介全玻璃真空太阳集热管发展及简介1发展发展a.1973年世界上出现石油价格猛涨,年世界上出现石油价格猛涨,“能源危机能源危机”、“石油危机石油危机”推出平板式推出平板式太阳能热水器。太阳能热水器。b.我国我国1979年开始,近年开始,近20多年来发展较快,清华大学无线电电子系研制出全玻璃真空管多年来发展较快,清华大学无线电电子系研制出全玻璃真空管集热器样机。集热器样机。c.分为三个阶段:分为三个阶段:A.1979年年-1985年科研与开发。年科研与开发。B.1986年年-1992年完成国家年完成国家“七七
2、五五”科技攻关课题,年产科技攻关课题,年产3万支至万支至15万支。万支。C.1993年实施国家重点产、学、研。年实施国家重点产、学、研。d.2003年,国内有年,国内有200多家生产集热管厂,生产线达多家生产集热管厂,生产线达400条。条。2简介简介a.原理简单,集热管象拉长的保温瓶一样。原理简单,集热管象拉长的保温瓶一样。b.质量要求严格,必须有好的吸热层,吸热层的吸收率要高,热反射率要低,有好的保质量要求严格,必须有好的吸热层,吸热层的吸收率要高,热反射率要低,有好的保温防止热量向外对流,传递向外幅射。温防止热量向外对流,传递向外幅射。c.一般要求吸收率一般要求吸收率90%以上,反射率以上
3、,反射率9%以下。以下。d.材料为高硼硅玻璃,膨胀系数小于材料为高硼硅玻璃,膨胀系数小于3.310-7。第2页,共40页,编辑于2022年,星期一目前市面上全玻璃真空管太阳集热器主要有三大系列产品,分别目前市面上全玻璃真空管太阳集热器主要有三大系列产品,分别是:普通型全玻璃真空管太阳集热器、热管式全玻璃真空管太阳集是:普通型全玻璃真空管太阳集热器、热管式全玻璃真空管太阳集热器和热器和U型管式全玻璃真空管太阳集热器三大系列产品。目前型管式全玻璃真空管太阳集热器三大系列产品。目前仍然以普通型全玻璃真空管太阳集热器为主仍然以普通型全玻璃真空管太阳集热器为主.第3页,共40页,编辑于2022年,星期一
4、1、真空概念:、真空概念:a.“真空真空”是指在给定空间内,气体压强低于一个大气的气体是指在给定空间内,气体压强低于一个大气的气体状态,同正常大气相比,是状态,同正常大气相比,是较为稀薄的一种气体状态较为稀薄的一种气体状态。我们所。我们所说的真空是相对的,说的真空是相对的,绝对真空是不存在的绝对真空是不存在的。b.真空的主要特点:与一个大气压相比,单位体积中气体分子真空的主要特点:与一个大气压相比,单位体积中气体分子的数目较少;气体分子之间相互碰撞的次数较少;在单位时间的数目较少;气体分子之间相互碰撞的次数较少;在单位时间内碰到某一表面(如容器壁)上的气体分子数也比较少。内碰到某一表面(如容器
5、壁)上的气体分子数也比较少。第4页,共40页,编辑于2022年,星期一2、真空度量的单位和真空区域的划分、真空度量的单位和真空区域的划分a.真空度量的单位:压强这个参数使用的多,最常用的是真空度量的单位:压强这个参数使用的多,最常用的是“毫毫米汞柱米汞柱”或或“托托”。1托就是指在标准状态下托就是指在标准状态下1毫米汞柱对单位面毫米汞柱对单位面积的压力。因此,积的压力。因此,1托托=1毫米汞柱毫米汞柱。随国际单位的推行,正式确定。随国际单位的推行,正式确定“帕斯卡帕斯卡”简称简称“帕帕”为气体压强的国际单位。为气体压强的国际单位。1帕帕=1牛顿牛顿/米米2=7.500610-3托托7.510-
6、3托。压强和真空度是两个完全不同托。压强和真空度是两个完全不同的概念。的概念。真空度高就意味着压强低;反之,真空度低,压强就真空度高就意味着压强低;反之,真空度低,压强就高高。第5页,共40页,编辑于2022年,星期一b.真空区域的划分:真空区域的划分:低真空低真空 7601托托 中真空中真空 110-3托托 高真空高真空 10-310-7托托 超高真空超高真空 10-7托托3、真空的获得真空的获得 a.低真空的获得:一般采用旋片式机械泵,工作的原理是基于变容低真空的获得:一般采用旋片式机械泵,工作的原理是基于变容作用,用油来保持运动部件之间的密封,靠机械的办法,使某一密作用,用油来保持运动部
7、件之间的密封,靠机械的办法,使某一密封空间的容积周期性地增大(抽气)、缩小(排气),从而达到连封空间的容积周期性地增大(抽气)、缩小(排气),从而达到连续抽气和排气的目的。工作的范围为续抽气和排气的目的。工作的范围为760510-4托。托。第6页,共40页,编辑于2022年,星期一b.高真空的获得:一般采用高真空的获得:一般采用油蒸气扩散泵油蒸气扩散泵,工作的原理是泵油经,工作的原理是泵油经电炉加热后,产生的油蒸气沿着泵芯导流管传输到上部各级电炉加热后,产生的油蒸气沿着泵芯导流管传输到上部各级喷嘴,蒸气流在喷嘴帽处改变方向,由于喷嘴处的咽喉缝截喷嘴,蒸气流在喷嘴帽处改变方向,由于喷嘴处的咽喉缝
8、截面积很小,于是油蒸气高速蒸气从喷嘴喷出,形成了定向运面积很小,于是油蒸气高速蒸气从喷嘴喷出,形成了定向运动的射流。若气体分子扩散到油蒸气射流区域,与油蒸气分动的射流。若气体分子扩散到油蒸气射流区域,与油蒸气分子发生碰撞,便得到了与油蒸气相同的运动方向和速度。由子发生碰撞,便得到了与油蒸气相同的运动方向和速度。由于油蒸气流密度远大于被抽气体密度,只要使油蒸气流和泵于油蒸气流密度远大于被抽气体密度,只要使油蒸气流和泵壁之间保持相当角度,则气体分子大部分将被带到喷嘴下方。壁之间保持相当角度,则气体分子大部分将被带到喷嘴下方。这样,这样,气体分子被油气流逐级向下推送、压缩,最后由前级泵气体分子被油气
9、流逐级向下推送、压缩,最后由前级泵抽出系统抽出系统。而油蒸气碰到冷泵壁后,被冷凝成液体,顺泵壁流。而油蒸气碰到冷泵壁后,被冷凝成液体,顺泵壁流回油锅继续循环使用。工作的范围为回油锅继续循环使用。工作的范围为10-710-10托的极限真空。托的极限真空。第7页,共40页,编辑于2022年,星期一全玻璃真空管介绍:全玻璃真空管介绍:全玻璃真空管的结构:由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、全玻璃真空管的结构:由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、消气剂等部件组成,其形状如一只细长的暖水瓶胆。消气剂等部件组成,其形状如一只细长的暖水瓶胆。1.外玻璃管外玻璃管2.内玻璃管内玻璃管3
10、.选择性吸收涂层选择性吸收涂层4.真空真空5.弹簧支架弹簧支架6.消气剂消气剂7.保护帽保护帽第8页,共40页,编辑于2022年,星期一第9页,共40页,编辑于2022年,星期一全玻璃真空管的一端开口,将内玻璃管和外玻璃管的管全玻璃真空管的一端开口,将内玻璃管和外玻璃管的管口进行口进行环状熔封环状熔封;另一端分别封闭成半球形圆头,;另一端分别封闭成半球形圆头,内玻璃管用弹簧内玻璃管用弹簧支架支撑于外玻璃管上支架支撑于外玻璃管上,以缓冲热胀冷缩引起的应力。在内玻,以缓冲热胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃管尾端一般璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃管尾
11、端一般粘结一只金属保护帽,以保护抽真空后封闭的排气咀。内玻璃粘结一只金属保护帽,以保护抽真空后封闭的排气咀。内玻璃管的外表面涂有选择性吸收涂层。管的外表面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上装有消气剂弹簧支架上装有消气剂,它,它在蒸散以后用于吸收真空集热管运行时产生的气体,起保持管内真在蒸散以后用于吸收真空集热管运行时产生的气体,起保持管内真空度的作用。空度的作用。第10页,共40页,编辑于2022年,星期一全玻璃真空管集热器的基本结构全玻璃真空管集热器的基本结构若干支真空管按照一定规则排列成的真空管阵列与联集若干支真空管按照一定规则排列成的真空管阵列与联集管(或称为联箱)、尾托架和反射器等部件一起
12、组成一台真管(或称为联箱)、尾托架和反射器等部件一起组成一台真空管集热器空管集热器全玻璃真空管集热器的联箱一般有圆形和方形两种,多采用不全玻璃真空管集热器的联箱一般有圆形和方形两种,多采用不锈钢板制作,集热器配管接头焊接在联箱的两端。联箱的一面或两锈钢板制作,集热器配管接头焊接在联箱的两端。联箱的一面或两面按设计的真空管间距开孔,真空管的开口端直接插入联箱内,真面按设计的真空管间距开孔,真空管的开口端直接插入联箱内,真空管与联箱之间通过硅橡胶密封圈进行密封。空管与联箱之间通过硅橡胶密封圈进行密封。第11页,共40页,编辑于2022年,星期一为了提高真空管集热器的性能,一些厂家的产品在真空管阵列
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