[发明专利]直通式玻璃真空管、制备方法及空气集热器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能中温热利用技术领域，尤其是直通式玻璃真空管、直通式玻璃真空管的制备方法及由该直通式玻璃真空管制备的空气集热器。

背景技术

现有全玻璃真空管是一种类似于拉长的暖水瓶胆的结构，一端有出口，主要用于太阳能热水器(40～80℃)低温领域，用来制造太阳能热水器产品。已有20～30年发展史，在中国的产量占世界的70％。但是，真空管中的水不容易取出，造成20％热效率的损失；另外，一端出口的结构，会产生气堵现象，不适用于太阳能空气集热器。

为了解决一端有出口而产生气堵现象的问题，研发人员研发了一种两端均具有出口的螺旋真空管，由于工作时玻璃内管与玻璃外管的温度不同，其膨胀系数也不同，故采用Φ10mm的玻璃管做成玻璃弹簧消除因膨胀而产生的应力。螺旋真空管虽然解决了出口气堵的问题，但是，玻璃内管的管径为Φ8mm，其流道窄小，气流、水流的阻力大，玻璃弹簧的应力较大容易破损，故应用较少。

另外一种两端具有出口的真空管的结构是内管与外管为透明管，內管中内设有吸热工质、外设有选择性涂层的导热管，该结构的真空管减少了内外管的温差，膨胀量变化不大，安全性较好，但导热管的吸收热效率低、选择性涂层易脱落、寿命低，且导热管温度较高时，也会使内管与外管膨胀量不同，故应用较少。

用于中高温(300～400℃)槽式太阳能系统的直通式真空管也是一种两端具有出口的真空管，內管采用Φ70×3×4000mm不锈钢管，外管采用Φ120×3×4000mm硼硅玻璃管。为了消除膨胀应力，采用金属波纹管熔封技术或热压封技术。但是，其金属波纹管与玻璃外管的熔接口位于真空管外部，在使用过程中易氧化、损坏。其主要技术是在不锈钢管的外壁上镀耐高温膜层和金属与玻璃之间的熔封，成本较高(上千元/支)，适用于聚光集热器中高温热利用系统。

现有的玻璃真空管设计结构都是以水、油为工质的集热元件，流道小不适用于以空气为工质的集热器太阳能干燥系统。所以研制一种适用于的太阳能干燥系统的真空管空气集热器应用与工农业生产是十分必要的。

发明内容

为了解决上述技术问题，提供一种适用于中温(80～200℃)太阳能热利用，用于太阳能干燥、饮用水、印染、采暖、海水淡化等系统，解决金属和玻璃的熔接的工艺难题，本发明提出了采用过渡玻璃熔接金属波纹管和玻璃外管、且成本较低的直通式玻璃真空管，直通式玻璃真空玻璃管的生产方法及由该直通式玻璃真空管组成的空气集热器。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种直通式玻璃真空管，包括玻璃外管、内管组件、不锈钢支撑卡、消气剂，所述内管组件外壁上镀有选择性涂层，所述内管组件设置在玻璃外管内部，并且内管组件与玻璃外管之间真空密封，其抽真空的排气管设在端部，所述不锈钢支撑卡及消气剂装配在内管组件与玻璃外管之间，所述内管组件由两段玻璃内管分别与金属波纹管的两端熔接而成。

优选地，所述金属波纹管为4J29合金波纹管，所述玻璃内管的材质为DM-305，所述玻璃外管的材质为硼硅玻璃。

优选地，所述玻璃内管为Φ47～58×1.8mm的玻璃管，所述玻璃外管为Φ70×1.8mm的玻璃管。

所述直通式玻璃真空管的制备方法，包括以下步骤，

下料及清洗：将玻璃内管的原料玻璃管及玻璃外管的原料玻璃管分别切割成段，并清洗干净；

玻璃内管与波纹管熔接加工：将两段玻璃内管分别与金属波纹管的两端熔接为一体组成内管组件；

清洗内管组件并镀膜：将内管组件清洗干净，并在所述内管组件外壁上磁控溅射选择性涂层；

装卡：在内管组件上装配不锈钢支撑卡及消气剂；

内管组件与玻璃外管装配：将内管组件装配到玻璃外管内，并将所述内管组件与玻璃外管进行熔接，一端密封，一端设置排气管；

排气、烤销：将内管组件与玻璃外管之间的空间进行真空处理，并将排气管烤销。

优选地，所述玻璃内管与波纹管熔接加工步骤中，所述玻璃内管与波纹管熔接加工步骤中，在熔接前对所述金属波纹管进行预氧化润湿处理。

由所述直通式玻璃真空管组成的空气集热器，至少包括一组由玻璃真空管组成的集热器单元体，所述单元体包括15～20根直通式玻璃真空管、上联箱、下联箱，所述直通式玻璃真空管的一端插入上联箱开口的硅胶圈内，另一端插入下联箱开口的硅胶圈内，组成集热器单元体，将N组集热器单元体通过管道连通组成空气集热器，N为正整数。