高效太阳能真空管及其加工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能利用设备领域,涉及太阳能真空管,尤其涉及一种高效太阳能真空管及其加工工艺。
【背景技术】
[0002]随着不可再生资源被人类不断地、越来越大量地开采,其储量逐渐减少,有的快要枯竭。由于不可再生资源的形成速度与人类社会的发展相比,其形成非常缓慢,与其它资源相比,其再生速度很慢,或几乎不能再生。因此,人类对不可再生资源的开发和利用,只会消耗,而不可能保持其原有储量或再生。随着不可再生资源的不断消耗,人类越来越意识到即将到来的能源危机,以石油能源为例,根据国家有关资料显示,中国石油储备量仅占全球的2%,专家预计全球现有石油储备量仅可维持100年左右的消耗,而中国如果按现有消耗量,不到50年国内原油资源将消耗殆尽。因此,开发新能源成为应对能源危机的不二选择。
[0003]因此,以太阳能、风能、生物资源为代表的可再生能源的利用方式不断涌现,以太阳能为例,现有的太阳能热水器、太阳能电动车等产物就是人类利用太阳能的结晶,太阳能真空管是太阳能热水器利用采集太阳光的主要核心部件。太阳能真空管一般包括玻璃外管和内管,在内管的外壁上镀有选择性吸收涂层,内、外管夹层之间通过抽吸成高真空态。当太阳光通过外玻璃管照射到内管的吸收涂层上,转换为热能,加热内管中的传热流体。通常现有的太阳能真空管的外管是透明的玻璃材质,但通过外管照射在内管上的太阳光只有50%的吸收率,因为在内管上总有一半的背光面没有光线照射,另外内管上涂层也会影响对光能的吸收,在太阳光照射后,涂层会反射大量的太阳光,由此降低了内管吸收太阳辐射的能力,使得太阳能真空管的吸热效率不能得到充分的发挥,尤其是在北方的冬季,太阳能的利用率更低,人们只能依靠电加热水器来沐浴。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述的太阳能真空管吸热效率低等技术问题,提出一种设计合理、结构简单、加工方便且太阳能利用率高的高效太阳能真空管及其加工工艺。
[0005]为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为,本发明提供一种高效太阳能真空管,包括外玻璃管以及内玻璃管,所述内玻璃管套装在外玻璃管内,所述内玻璃管外壁上粘结有用于吸收太阳辐射能的绒毛。
[0006]作为优选,所述绒毛均匀的密布在内玻璃管外壁上。
[0007]作为优选,所述绒毛垂直设置在内玻璃管外壁上。
[0008]作为优选,所述绒毛的材质为碳纤维、黑色玻璃纤维或黑色金属纤维。
[0009]作为优选,所述绒毛通过胶黏剂粘结在内玻璃管外壁上。
[0010]作为优选,所述胶黏剂为导热硅胶。
[0011]作为优选,所述绒毛的长度为1mm?10mm。
[0012]本发明还提供了一种加工上述高效太阳能真空管的方法,包括以下步骤:
[0013]a、首先准备用于吸收太阳辐射能的绒毛;
[0014]b、在内玻璃管均匀涂抹胶黏剂;
[0015]c、利用静电植绒技术将用于吸收太阳辐射能的绒毛粘结在内玻璃管的外壁上。
[0016]作为优选,所述b步骤中,胶黏剂为掺和有3%?50%的铝粉或铜粉、银粉、石墨烯等单一粉末或混合粉末的导热硅胶。
[0017]与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于,
[0018]1、本发明通过改变传统太阳能真空管的结构,以具有吸收太阳辐射能功能的绒毛替代传统的光谱选择性吸收涂层,使太阳光在绒毛之间产生漫反射,解决了传统太阳光大部分被反射的问题,提高了光能的吸收率,同时,通过在胶黏剂内添加一定比例的金属粉末,进一步提高其吸收率,进而解决传统太阳能真空管吸热效率低的问题。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为实施例1提供的高效太阳能真空管的结构示意图;
[0021]图2为实施1提供的内玻璃管的剖视图;
[0022]以上各图中,1、外玻璃管;2、内玻璃管;3、胶黏层;4、绒毛。
【具体实施方式】
[0023]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
[0025]实施例1,如图1、图2所示,本实施例提供一种高效太阳能真空管,包括外玻璃管以及内玻璃管,内玻璃管套装在外玻璃管内,太阳能真空管的形状和结构和市场上的常见的太阳能真空管一致,只是去除了传统内玻璃管外壁上的光谱选择性吸收涂层,外玻璃管的内壁和内玻璃管的外壁之间通过密封结构连接,外玻璃管的内壁、内玻璃管的外壁以及密封结构之间形成真空腔室;其中,外玻璃管具有光透性,在内玻璃管的外壁上粘结有用于吸收太阳辐射能的绒毛。
[0026]通过上述的设置,在内玻璃管的外壁上粘结具有吸收太阳辐射能的绒毛,利用仿生学原理,使通过外玻璃管的太阳光在绒毛之间形成漫反射,减少反射,进而提高太阳光的吸收率。
[0027]为了更进一步的提高太阳能真空管的吸收率,将绒毛均匀的密布在内玻璃管外壁上,绒毛的分布要保持一定的致密性,确定用肉眼观察,尽量看不出其内玻璃管的外壁上绒毛状。
[0028]为了降低绒毛的反射率,在本实施例中,将绒毛垂直设置在内玻璃管外壁上,通过上述的设置,绒毛与绒毛之间平行设置,这样能确保光在绒毛之间来回反射,进而降低了绒毛的反射率,当然,在加工过程中,不可能做到全部垂直设置,因此本发明所要保护的不仅仅是垂直设置。
[0029]为了提高绒毛的吸收率,使绒毛能够最大程度上吸收太阳辐射能,故在本实施例中,绒毛的材质为碳纤维或黑色玻璃纤维或黑色金属纤维,
采用这三种材质的绒毛能够更好的吸收太阳辐射能,当然,在具体加工时,可以为这三种材质的两两混合,也可以为三种材质的混合。
[0030]为了保证绒毛的垂直性以及提高其热传导效率,故在本实施例中,绒毛通过胶黏剂粘结在内玻璃管外壁上,其中胶黏剂为导热硅胶,具体的说胶黏剂为具有良好导热性能且耐高温的导热硅胶,更具体的说,胶黏剂为掺和3%到50%的铝粉或铜粉、银粉、石墨烯等单一粉末或混合粉末的具有良好导热性能且耐高温的导热硅胶,胶黏剂的使用使其在内玻璃管上,形成一层胶黏层,绒毛则均匀的密布在胶黏层上。
[0031]考虑到绒毛的导热效果,故绒毛的长度不易过长,尽量贴合内玻璃管外壁,因此,绒毛的长度应控制在1mm?10mm之间,优选5mm。
[0032]具体生产时,首先准备好长度在1mm到10mm之间具有吸收太阳辐射能的绒毛,这些绒毛可以为碳纤维绒毛、黑色玻璃纤维绒毛、黑色金属纤维绒毛,也可以为上述这些绒毛的混合物,然后将这些绒毛进行带电处理,具体使用电着剂对这些绒毛进行带电处理,处理完以后,备用。
[0033]然后,将内玻璃管的一端炸口、燎口、退火,将另一端封口吹制成半圆状,圆头端壁厚2 1.2_,退火;内玻璃管清洗后送入烘干箱烘干,用去离子水反复搓洗内玻璃管的外壁,分别装入内管工装车内,然后用纯净水冲洗干净,内玻璃管清洗后送入烘干箱烘干。
[0034]将烘干后的内玻璃管的外壁上表面均匀的涂抹上胶黏剂,胶黏剂采用掺和3%到50%的铝粉或铜粉、银粉、石墨烯等单一粉末或混合粉末的具有良好导热性能且耐高温的导热硅胶,待内玻璃管的外壁上涂抹完成后,将处理好的绒毛和内玻璃管至于静电场中,绒毛在电场作用下发生极化,形成电极性,带电绒毛在电场中飞翔,由于电场力的作用,原来紊乱无序的绒毛绕电场方向转动,并最终平行于电力线方向,使绒毛作直立定向运动,依靠电场力而垂直植入涂有粘结剂的内玻璃管的外壁上,待内玻璃管植绒完成后,放置在一边,待用。
[0035]将外玻璃管一端炸口、燎口、退火,另一端封口、吹制圆头后熔接Φ10*80尾管、退火;用去离子水及清洗剂反复搓洗找外玻璃管外壁,然后插入外玻璃管工装车内送入烘干箱;将外玻璃管圆头端内壁中放入带有蒸散吸气剂的不锈钢弹簧卡待用;
[0036]将植绒完成后的内玻璃管插入外玻璃管内腔中,完成太阳能真空管的组合;将组合后的太阳能真空管进行封口操作,具体是对封口处进行预热处理后对封口部位进行加热处理,然后打开氧气调整加热火焰颜色为深蓝色,借助石墨板使内玻璃管和外玻璃管熔合,熔合壁厚1 2mm,处理完毕后关掉氧气进行退火处理,该退火处理温度为450-700°C,退火完毕后,用应力仪进行定性检测,合格品无明显黄色、蓝色应力集中点。
[0037]封口完毕后的太阳能真空管进行鼓泡操作,以获得所述膨胀节并进行退火,鼓泡操作方法是将管身外壁预热后逐渐加热,待到管身玻璃变红接近熔融状态,用气动设备使管身熔化处缓慢鼓起,处理完毕后的太阳能真空管,排气抽真空然后用800-1000°C的高温烧掉尾管,烧掉尾管后的太阳能真空管的圆头处做封断处理并进行退火处理后获得太阳能真空管成品,封断处理是将太阳能真空管放置在封断车床上,在800-1200°C高温下,在真空管圆头处向下120-180_处封断处理,至此,高效太阳能真空管加工完成。
[0038]以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域,但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种高效太阳能真空管,包括外玻璃管以及内玻璃管,所述内玻璃管套装在外玻璃管内,其特征在于,所述内玻璃管外壁上粘结有用于吸收太阳辐射能的绒毛。2.根据权利要求1所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述绒毛均匀的密布在内玻璃管外壁上。3.根据权利要求2所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述绒毛垂直设置在内玻璃管外壁上。4.根据权利要求3所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述绒毛的材质为碳纤维、黑色玻璃纤维或黑色金属纤维。5.根据权利要求1?4任一项所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述绒毛通过胶黏剂粘结在内玻璃管外壁上。6.根据权利要求5所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述胶黏剂为导热硅胶。7.根据权利要求6所述的高效太阳能真空管,其特征在于,所述绒毛的长度为1mm?1 Omm η8.—种加工上述权利要求1?7任一项所述的高效太阳能真空管的方法,其特征在于,包括以下步骤: a、首先准备用于吸收太阳辐射能的绒毛; b、在内玻璃管均匀涂抹胶黏剂; c、利用静电植绒技术将用于吸收太阳辐射能的绒毛粘结在内玻璃管的外 壁上。9.根据权利要求8所述的高效太阳能真空管的加工方法,其特征在于,所述b步骤中,胶黏剂为掺和有3%?50%的铝粉或铜粉、银粉、石墨烯等单一粉末或混合粉末的导热硅胶。
【专利摘要】本发明属于太阳能利用设备领域,涉及太阳能真空管,尤其涉及一种高效太阳能真空管及其加工工艺。包括外玻璃管以及内玻璃管,所述内玻璃管套装在外玻璃管内,所述内玻璃管外壁上粘结有用于吸收太阳辐射能的绒毛。与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于,本发明通过改变传统太阳能真空管的结构,以具有吸收太阳辐射能功能的绒毛替代传统的光谱选择性吸收涂层,使太阳光在绒毛之间产生漫反射,解决了传统太阳光大部分被反射的问题,提高了光能的吸收率,同时,通过在胶黏剂内添加一定比例的金属粉末,进一步提高其吸收率,进而解决传统太阳能真空管吸热效率低的问题。
【IPC分类】F24J2/48, F24J2/24, F24J2/05
【公开号】CN105485946
【申请号】CN201511004206
【发明人】王士平, 陈永梅, 陆希峰, 张丰庆, 王伟, 荆蒙蒙, 仲亚杰, 张聪, 许玮, 丁鲁南
【申请人】山东源根化学技术研发有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日