真空管集热器技术参数
热管真空管式集热器工作原理
热管真空管式集热器（1）热管真空管的工作原理太阳光透过玻璃管，照射在吸热板上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。
吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，为保证汽化的工质迅速上升到冷凝端，真空管工作时与地面的倾角应大于10度，被汽化的工质上升到热管冷凝端向被加热的工质（水或空气）放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端，利用热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续地将吸收的太阳辐射能传递到冷凝端加热工质。
作为高效传热元件的热管由蒸发段和冷凝段两部分组成。
蒸发段与吸热板紧密连接。
吸热板表面磁控溅射AL-N-O选择性吸收涂层，吸收比大于0.93，发射率小于0.08。
先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接。
玻璃管采用硼硅玻璃，透射率大于0.90。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
被加热工质不流经真空管，因此真空管的安装十分简单，而且管子不与介质发生干扰，即便真空管发生损坏，太阳能集热器的工作并不因此而中断，在保温盒内填充了保温材料，有效地控制了运行过程中的热量损失。
当太阳辐射穿过玻璃管，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热。
此热量加热，热管蒸发段内的工质，使其汽化。
工质蒸汽上升到冷凝段，在冷凝段内表面凝结，释放出蒸发潜热。
液态工质依靠自身的重力流回蒸发段。
然后重复上述过程。
热管式真空管的外形尺寸为ф100×2000mm，它主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等部件组成，如下图所示：（2）热管真空管集热器的工作原理热管式真空管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，整个系统全部为金属连接，运行稳定可靠。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
全玻璃真空太阳集热管U型管集热器
各种类型集热器性能优劣比较太阳能光热产业经过几十年的发展，现在已经呈现产品多样、类型多样、系统多样的格局，太阳能光热系统的核心元件——集热器也出现多种产品，概况起来有以下几种：图0、集热器种类结构图一、 结构特点和使用性能1、 真空管型集热器真空管型集热器包括全玻璃真空管型太阳能集热器、玻璃-金属结构真空管型集热器；全玻璃真空管型太阳能集热器根据使用的方式又可以细分为直插式集热器、U 型管式集热器和热管式集热器三种。
总体来说，真空管型集热器的吸热部件是真空管，具有以下特点：● 真空集热管具有真空夹层，空气对流和传导几乎为0，保温性能非常好（就象保温瓶一样），热损系数非常小，空晒温度达到200℃以上，部分达到280℃左右。
● 真空集热管是圆柱形的管状，太阳从不同方向入射时其截面不变，因此具有准跟踪性能，即早晚阳光较偏时得热量也较高。
同时对各个角度的光线都有吸收，对散射光吸收也较 好，因此在散射光较多的多云天气和略阴的天气，效率也较高。
图1、真空管接收光照示意图具体来讲，各种类型又具有各自的特点：1.1直插式真空管集热器此种类型集热器是水工质直接在真空管内流通，然后通过自然/强制循环，将热量存储并使用。
这种集热器在非承压状态下运行，对系统要求不高，安装方便。
但是直插式真空管集热器也有自身的缺点：系统抗冻性能差，对冬季防冻要求比较高；一旦发生真空管破裂，整个系统将停止运行，对维护要求比较及时；严禁在空晒状态下补水，避免发生真空管炸裂。
这种系统主要使用在低端家用系统、低端小工程和防冻要求不高的地区。
1.2U型管式和热管式真空管集热器U型管式和热管式真空管集热器是在真空管内装配U型铜管或者热管，对集热器进行空晒，通过循环在U型铜管或热管中的工质将热量带出，直接加热水或者在水箱内经过盘管换热加热水。
图2图3、U型管式真空管结构及传热示意图这种系统由于使用大量金属，所以初期投资相对较高，但总体的性价比仍然处于较高的水平，相比平板和玻璃-金属集热器具有优势；系统要经过两次换热，相比于直插式集热器，升温速度稍慢，但是从能量守恒的角度来讲，系统的得热量并没有减少，并且在继承了全玻璃真空管的高性能、可靠性高和准跟踪的优点的同时，还具有直插式集热器不可比拟的优势：a.运行安全系数高，工质在铜管和热管内循环，不直接在真空管内循环，整套系统可以承压运行，并且发生真空管破裂时整套系统正常运行；b.对防冻要求不高，由于管路中循环的是防冻液，工质冰点低；c.现场安装容易，装配简单。
真空管型集热器与平板型集热器效率分析
Papersechnical 论文论述T5T y海尔热水器有限公司太阳能科研所刘桂永真空管型集热器平板型集热器效率分析现阶段我国太阳能集热器主要有平板集热器和真空管集热器两种，很多人认为真空管内抽真空，所以防冻性能好，热效率高；高硼硅特硬玻璃3.3硬度大、表面光洁度高，不易结垢。
而平板集热器则热效率低、易结垢、易冻坏。
然而事实并不是人们想像的那样。
本文如下阐述和计算主要参考的国家标准有：G B/T 4271-2007《太阳能集热器热性能试验方法》；G B/T 17581-2007《真空管型太阳能集热器》；G B /T 6424-2007《平板型太阳能集热器》；G B /T 19141-2003《家用太阳能热水系统技术条件》；G B 12936.2-91《太阳能热利用术语第二部分》。
1基于国标规定对比分析真空管型集热器与平板型集热器的瞬时效率①无反射器的真空管型太阳能集热器的瞬时效率截距根据国标GB/T 17581规定不低于0.62，此处取0.62；总热损系数不大于3.0W/（m 2℃），此处取3.0W/（m 2℃）；以此得出无反射器真空管集热器的瞬时效率曲线如图1：图1真空管集热器瞬时效率曲线（GB/T 17581）依据G B T ，集热器采光面积计算方法如下：图2GB/T 4271规定的集热器采光面积计算方法②根据国标G B/T 6424规定，平板型集热器的瞬时效率截距不低于0.72，总热损系数不大于6.0W/（m 2℃），以此得出的瞬时效率曲线如图3：图3平板集热器瞬时效率曲线（GB/T 6424）③根据国标GB/T 6424和G B/T 17581规定，平板型集热器和真空管集热器的瞬时效率截距对比曲线如图4：图4平板集热器和真空管集热器瞬时效率对比曲线小结：交叉点纵坐标数值为5，横坐标数值约为3；也就是说，当（－）/G=0.0317时，两种集热器瞬时效率相等，试验中G 的大小为700W ±50W ，则：（ti －ta ）＝0.0317×700=22.19℃。
热管真空管集热器及太阳能热水系统
Application of evacuated-tube heat pipe solar collector and solar water heating systems
YAN Jun1,2
（1.Department of Mechanical Engineering, Qinghai University, Xining 810016, China； 2.Institute of Thermodynamics and Thermal Engineering, University of Stuttgart, Stuttgart 70550, Germany）
different systems.
Key words： heat pipe； evacuated-tube heat pipe solar collector； solar water heating system
1 热管真空管 太阳能热水器所用的热管一般为重力热管,
蒸发段在热管的下部，冷凝段在上部，内部没有 吸液芯。 平衡时，热管中的液态工质处于饱和状 态，工质气体为饱和气体。 太阳辐射透过真空管 照射在吸热翼片或传热介质上， 蒸发段被加热， 液态工质接收管壁传输的热量而温度升高。 当工 质的温度高于饱和温度时，工质被气化，压力也 随之增大，气化产生的蒸气向压力较低的冷凝段 流动。冷凝段受管外介质冷却，温度不变。当蒸气 压力大于饱和压力时，蒸气凝结为液体，放出气 化潜热，凝结液依靠自身重力从冷凝段流回蒸发 段。 利用热管工质循环往复的气液相变，连续不
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严 军 热管真空管集热器及太阳能热水系统
第一种采用热压封接技术将带有平板翼片 的、 具有抗冻性能的铜—水热管封装在单层真空 管内； 第二种将带有圆筒形翼片的热管封装在全 玻璃真空管内， 通过管内热空气向紧贴内管表面 的翼片传热； 第三种将热管封装在全玻璃真空管 内， 真空管内腔和热管外壁之间注入高沸点液态 传热介质[1]。 2 热管真空管集热器
真空管参数
结构全玻璃双管同轴结构玻璃材料高硼硅3.3玻璃外管直径及厚度Φ=47±0.7mm&=1.6mmΦ=58±0.7mm&=1.6mm Φ=70±0.7mm&=2.0mm内管直径及厚度Φ=37±0.7mm&=1.6mmΦ=47±0.7mm&=1.6mm Φ=58±0.7mm&=1.6mm管长度800mm 1200mm 1500mm 1600mm 1800mm 1900mm 2000mm 2100mm吸收涂层性能结构基材/CU/SS-ALN(H)/SS-ALN(L)/ALN 沉积方法三靶直流磁控反应溅射吸收比A s=0.92~0.96(AM1.5)发射比∑h=0.04~0.06(80℃±5℃真空度P≤5.0*10-3帕（Pa)空晒性能参数Y=260~300m2.C/KW闷晒太阳辐照量H≤4.7MJ/m2(Φ58)H=3.7~4.2MJ/m2H≤3.7MJ/m2(Φ47)H=2.9~3.2MJ/m2平均热损系数-U(LT)=0.4~0.6W/(m2.℃)三高管金属陶瓷太阳吸收涂层结构：(α~0.92-0.96)太阳吸收涂层（实验室数据）SS-AIN涂层光学特性（生产数据）金属陶瓷薄膜吸收层结构Wavelenght(um) Wavelenght(um)三靶（三高）全玻璃真空集热管优点1.最大优势：膜层工艺采用先进的磁控溅射工艺。
可以确保膜层的吸收率更高，发射比更低。
2.采用金属铜作底金属层，发射更低。
热效更高。
3.高温管的吸收层中，用不锈钢离子代替铝，更加耐高温。
4.干涉膜在温度上升后，发射比变化不大。
5.夹层真空度更高，可以达到10（-4）级。
6.选择性吸收涂层覆盖率高，吸热、保温效果好。
7.超抗高寒：先进的抽真空工艺，450℃高温下长达60分钟的严格排气，真空度可达5*10（-4）Pa,截断辐射对流散热，抗高寒效果更好，零下40℃照样工作。
全玻璃同轴型真空管太阳集热器的热性能
19图1真空集热管示意图罩管A 温度设为环境温度,气体热传导与真空度有关;B 为吸热管;D 为不锈钢卡子,E 为开口端熔封处图2联集管示意图M 1—流体在玻璃管内;M 2、M 3和M 4—流体在金属管内,M 2采用U 形管通过铝翼与内管接触全玻璃同轴型真空管太阳集热器的热性能殷志强G.L.Hardin g (澳)R.E.Collins (澳)一引言集热器的光学效率ηO P T 取决于真空集热管的光学参数:选择性吸收涂层的太阳吸收比、玻璃罩管的太阳透射比、集热管之间距离、集热管与其背后的反射器距离和反射器的太阳反射率。
澳大利亚悉尼大学制造的由全玻璃同轴型真空集热管组成的全玻璃真空集热器,玻璃罩管上没有减反层,反射器为漫反射比0174的平板,选择性吸收涂层的太阳吸收比约0192(光线近于垂直入射)。
集热管间中心距为2倍内管外径。
在一定太阳辐照度(W/m 2)下,集热器的集热效率和其光学效率ηO P T 与热损系数,集热器内传热工质(流体)的平均温度T m (K )和环境温度T a(K )有关,风速对真空管集热器的影响不大。
当集热器内流体平均温度(T m )高于环境温度(Ta )时,热损包括联集管的具有保温层的集管的传导热损,真空集热管内选择性吸收涂层的平均温度(T s )高于环境温度(T a )而引起的传导与辐射热损如图1所示。
当T m =T a 时,集热效率最大,为η0,但它小于光学效率ηO P T 。
吸收涂层平均温度与集热器内流体平均温度的差别,即δT =(T s -T m ),其大小与吸收太阳辐射的吸收涂层与联集管内流体间热阻有关,依赖于联集管的设计,太阳辐照度和集热器的材料结构。
当T m =T a 时,联集管的具有保温层的集管没有热损,但真空集热管有一定热损,η0和联集管设计有关。
在平板型太阳集热器中也有类似现象。
运用电阻加热的新型太阳模拟器测出了用于全玻璃真空管集热器不同结构联集管的δT =T s -T m 。
太阳能全玻璃真空管集热器详解
太阳能全玻璃真空管集热器详解全玻璃真空管集热器All-Glass Evacuated Collector Tube平板型集热器的吸热板除了向外辐射热量外，还会通过隔热层向外传导热量、也会通过玻璃盖板下的空气对流向外散发热量，这是其主要缺点。
如果把外壳内抽成真空是可以解决向外散发热量的问题，但外壳特别是玻璃板要能承受每平方厘米1公斤的大气压力是相当困难的，集热器会变得非常笨重。
球型与圆柱形能承受较大的压力，于是就有圆管状真空管集热器，这里介绍的是全玻璃真空集热管，它由一端封口的外玻璃管与内玻璃管熔封而成，两层间抽真空，有点像广口热水瓶胆，下面是其截面图（为了便于图视，图中的真空管集热管长度较实际比例要短）。
全玻璃真空集热管示意图由于玻璃管较长，为增加强度在内外玻璃管之间有弹簧支架支撑，将内外管之间抽真空后封口。
下面是两根全玻璃真空集热管的截面正视图全玻璃真空集热管剖面图下面是两根全玻璃真空集热管的截面透视图全玻璃真空集热管剖面图-2全玻璃真空集热管的被加热工质（水）装在内管中，故在内管的外表覆盖有吸收太阳能的涂层，下图中的上面是一根完整的全玻璃真空集热管，下面是剖面图全玻璃真空集热管结构图由若干只全玻璃真空集热管与联集管可组成全玻璃真空管集热器，下图中下方为排齐的真空集热管，上方是剖开的联集管。
真空集热管是插在联集管中，连接处要用密封圈以防止漏水，联集管有保温层防止内部水的热量散失。
全玻璃真空管集热器剖面图下面是全玻璃真空集热器的侧面剖视图，图中显示了水在集热管中的对流状态，在真空集热管内的水被太阳辐射加热后密度减小就会上升，联管（水箱）中的冷水就会下降补充，形成自然循环。
经过一段时间阳光照射，在联管（水箱）中的水就被加热成热水。
为保证形成自然循环集热器要倾斜安装，水箱一端要高些。
全玻璃真空管集热器水对流示意图下面的动画直观的演示了全玻璃真空管集热器中水的对流状态。
全玻璃真空管集热器水对流动画下图是一台家用全玻璃真空管太阳能热水器（上方水箱被剖开一角），其上方水箱就是储水箱，直接为用户提供热水，由于水箱与真空集热管合为一体，故称之为一体式（或紧凑式）全玻璃真空管太阳能热水器。
太阳能真空集热管的分类及技术参数
太阳能真空集热管太阳能集热管——太阳能热水器的“心脏”。
太阳能集热管的“心脏”——选择性吸收涂层（1）什么是集热管？在太阳能热水器中有什么重要性？太阳集热管，包括全玻璃真空太阳集热管和玻璃-金属真空太阳集热管。
我们这里讲的真空管，指的是全玻璃真空太阳集热管。
目前，真空管主要用于太阳能热水器。
集热管是太阳能热水器产生热水的能量之源，也是太阳能热水器的核心技术所在，是太阳能热水器的关键部件，就像人的心脏一样。
所以，集热管被称作是太阳能热水器的“心脏”。
真空管在太阳能热水器中所起的作用，就像发动机在汽车中的作用一样重要。
（由此也可以看出，谁掌握了最先进的真空管技术，谁就能制造出性能最优良的太阳能热水器。
）（2）集热管由哪几部分构成？各部分的基本功能是怎样的？集热管为全玻璃同轴双层圆管结构，主要由三大部分构成：外玻璃管（外管）、真空夹层和内玻璃管（内管）。
内管用于容水。
内管外壁的黑色部分是选择性吸收涂层，即膜层，是集热管进行光热转换的介质。
太阳光线经外管照射到膜层，膜层通过吸收太阳光线中的可见光和近红外线来集聚能量，并将光能转化为热能，使内管里的水温不断升高。
外管与内管之间是真空夹层，其作用在于减少热损失，起保温作用，从而大大提高集热效率。
不锈钢弹簧卡子，既用来支撑内管自由端，又可固定吸气剂。
吸气剂，指在集热管底部，与弹簧卡子相连的不锈钢钢环上所附着的钡铝镍成份，用于蒸散、吸收夹层内排气后残余的空气，以进一步提高真空度。
集热管尾部约50㎜的银白色部分是消气镜面，也叫吸气膜。
它是吸气剂在800 ℃以上高温状态下蒸散得到的。
消气镜面的作用是为了吸收真空夹层内残余的空气，以进一步提高真空度。
太阳能在使用中，如果集热管的消气镜面消失，说明真空夹层内进入了大量空气，集热管就不能正常工作了。
（3）集热管的集热原理是什么？集热管的集热原理是，靠内管外壁上的选择性吸收涂层，吸收波长为0.3～1.3um的太阳光线(主要是可见光和近红外线)来集聚光能，从而将光能转化为热能，并由真空夹层保温隔热，降低热损失。
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真空管集热器技术参数
真空管集热器（真空管太阳能热水器） 吸热膜层优点：耐高温、抗老化、不脱膜、颜色一致 玻璃管特点：国际标准优质高硼硅特硬玻璃 真空集热管技术参数： 材料 高硼硅3.3（特硬）玻璃（T＝0.91） 集热管长度（mm） 1200±5mm、1500±5mm 集热管外径（mm） F47±0.7mm 集热管内径（mm） F34±0.7mm 涂层 渐变SS-C/Cu选择性复合吸收膜层 太阳吸收率 as：0.88~0.93 红外发射率 Sh：0.08~0.04 夹层真空度 P≤2′10?3Pa 空晒温度 >250℃ 耐压 0.6MPa 抗冰雹性能 F≤25mm
产品通过中国空间技术研究院理化检测中心检测各项技术指标，均达到国际先进技术水平。 高硼硅3.3玻璃的组成： 玻璃成分SiO2B2O3Al2O3H2OFe2O3 含量（Wt%） 80.413.1 2.44.10.055
原文地址：/tech/12961.html
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