[实用新型]一种金属铝太阳能集热管

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能利用领域的一种集热装置，尤其涉及到一种太阳能集热管。

背景技术

近年来，洁净新能源的开发越来越受到关注，太阳能光热利用也越来越普遍，尤其是中高温太阳能光热利用也在发展日程当中。目前常用的太阳能集热装置主要是太阳能集热管，如全玻璃型真空集热管、热管玻璃复合式集热管。这些现有的集热装置多数在常温以下使用，由于材料本身限制以及涂层技术原因，难以在高温高压状态下工作。用于中高温段的集热装置通常为金属-玻璃集热管，其金属管一般为不锈钢材料，质量重，导热性差；同时由于在400-500℃的温度工作时，管表面的涂层存在热稳定性差；涂层与基体的热膨胀系数不同而产生的热应力影响涂层与基体间的结合力，导致涂层脱落；涂层中原子迁移等原因易造成涂层光吸收能力下降。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种金属铝太阳能集热管；该集热管表面沉积有太阳能选择性吸收涂层，用于将太阳能吸收转化为热能，吸收涂层可耐400-500℃稳定工作。

为实现上述目的，本实用新型提供一种金属铝太阳能集热管，包括了金属铝太阳能集热管和太阳能选择性吸收涂层：

所述的金属铝管为一空心体，选用一定管径的金属铝圆柱或一定厚度管壁，管长为2-4m，管外直径为4-10cm；其具有一内表面，且该内表面上环设有若干凸起叶片，叶片高2-10mm，厚度0.5-3mm，叶片数量为20-100，管内壁直径为2-8cm。叶片与叶片之间形成一散热凹槽；金属铝管外表面进行表面抛光处理，然后迅速送进真空室沉积吸收涂层。

所述的太阳能选择性吸收涂层采用电弧离子镀技术沉积制得，所述的太阳能选择性吸收涂层是一层耐高温吸收涂层，其厚度为300-600nm；涂层结构包括红外反射层、吸收层和减反射层。红外反射层是厚度在50～120nm的金属铝膜，吸收层为两个金属渐变亚层构成，成分由Nb和AlN混合而成，第一亚层是高Nb金属体积百分比，厚度为80～130nm，第二亚层是低Nb金属体积比，厚度为90～150nm。减反射层是AlN，厚度是100～150nm。涂层的具体制备步骤如下：

步骤1：在真空背底为4.0×10^-2～5.0×10^-4pa条件下，开Al靶，电弧功率调节为700～1000W，负偏压在-150V～-600V，沉积厚度在50～120nm的金属铝膜；

步骤2：同时通入氩气和氮气，工作气压调节为0.1～2Pa，沉积吸收层：

沉积第一亚层，氩气和氮气流量比为150∶80～40，同时开Al靶和Nb靶，Al靶弧源功率为700～1000，Nb靶弧源功率为1500～2000W，负偏压 在-150V～～600V，沉积厚度为80～130nm的高Nb金属体积比亚层；

沉积第二亚层，氩气和氮气流量比为150∶40～20，调节Al靶弧源功率为700～1000，调节Nb靶弧源功率为800～1100W，负偏压在-150V～～600V，沉积厚度为90～150nm的低Nb金属体积比亚层；

步骤3：通入工作气体氮气，气压调节为0.1～1Pa，开Al靶，电弧功率调节为700～1000W，负偏压在-150V～600V，沉积厚度为100～150nm的减反射层。

步骤4：将沉积有吸收涂层的金属铝太阳能集热管放置在氮气气压为2-5×10^-2Pa，温度200～300℃的炉箱内退火2-3个小时。

优选的，步骤1～3中的氩气纯度为99.99％，氮气纯度为99.99％，Al靶纯度为99.99％，Nb纯度为99.99％。

本实用新型的有益效果为，提供一种金属铝太阳能集热管，导热率高，其管内部为梳妆凸起片状结构，既增强金属铝太阳能集热管的刚度，又提高金属管的传热能力，利于传热工质快速将太阳能选择性吸收涂层转化的热能带走，避免传热工质(导热油)出现烧焦或结垢现象，进一步提升集热系统的运行能力；使用金属铝，降低了集热装置重量，而且降低了集热管成本造价。本实用新型适用于聚焦型太阳能集热装置，采用高沸点(300-400℃)的导热油作为传热工质，避免了高温高压状态下对金属管的特殊要求。

附图说明

图1金属铝太阳能集热管示意图；

图2金属铝太阳能集热管内部结构示意图；

图3太阳能选择性吸收涂层结构示意图。

具体实施方式

请参照图1所示，一种金属铝太阳能集热管，其包括一金属铝管1和太阳能选择性吸收涂层2；其中，