[发明专利]高温真空集热管内壁阻氢涂层制备装置

说明书

一种高温真空集热管内壁阻氢涂层制备装置，它包括高温真空集热管、反应源系统、集热管端面冷却系统、电加热系统和抽真空系统；该高温真空集热管两端设有挡板，该挡板内侧设有环槽，该高温真空集热管两端位于该环槽内；该环槽内设有该集热管端面冷却系统；其中一个挡板的位于该高温真空集热管内部的部分与该抽真空系统连接，另一个挡板的位于该高温真空集热管内部的部分与该反应源系统连接，该反应源系统伸入该高温真空集热管内部；该电加热系统套设在该高温真空集热管外周面。本发明解决了集热管端口绝缘密封和密封处冷却问题，为制备阻氢涂层提供了足够高的温度和真空度，采用该设备制备的阻氢涂层结构紧密，与基体结合力好，阻氢性能优异。

技术领域

本发明属于太阳能光热利用技术领域，特别是一种高温真空集热管内壁阻氢涂层制备装置。

背景技术

太阳能集热管中载热流体的老化会产生游离的氢，氢借助渗透作用穿过中央管，到达中央管和套管之间的真空环形空间，造成环形空间压强的升高，进而导致集热管热损失的增大。为保证管间环形隙的真空，必须采取相应的措施降低真空环形空间的氢气量。早期解决方法包括使用吸气材料，该方法的弊端在于吸气材料的容量有限，当吸气材料的容量耗尽时，环形空间的压强又会升高。因此，采用吸收的方式只能暂时控制而不能从根本上解决问题，为此，研究人员提出了采用阻氢涂层阻止氢渗透，从而有效控制集热管真空环形空间的压强，减少集热管的热损耗。

最早出现的阻氢涂层是CN1971168公开的采用原味氧化技术在不锈钢表面制备Cr₂O₃阻氢涂层，该制备方法因降低不锈钢基体机械性能和抗晶间腐蚀性能而难以推广应用。南京航空航天大学开发的阻氢涂层组成包括玻璃粉和磨加物的的专利CN101215709、CN101215710和CN101230460，其涂层制备工艺简单，与基体结合良好，但是难以实现在4米高温真空集热管内壁制备。北京有色金属研究总院提供了两种改进的阻氢涂层，分别为CN101469409公开的由氧化铝和氧化铒构成的阻氢涂层和CN101469399公开的Fe-Er金属过渡层和Er₂O₃涂层。该涂层采用热浸方法进行制备，制备过程中不锈钢的内外表面同时制备涂层，不能满足高温真空集热管只进行内壁阻氢涂层的制备要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温真空集热管内壁阻氢涂层制备装置，其成本低廉、制备工艺简单并且制备的涂层长期稳定可靠。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高温真空集热管内壁阻氢涂层制备装置，它包括高温真空集热管、反应源系统、集热管端面冷却系统、电加热系统和抽真空系统；

该高温真空集热管两端设有挡板，该挡板内侧设有环槽，该高温真空集热管两端位于该环槽内；该环槽内设有该集热管端面冷却系统；其中一个挡板的位于该环槽内部的部分与该抽真空系统连接，另一个挡板的位于该环槽内部的部分与该反应源系统连接，该反应源系统伸入该高温真空集热管内部；该电加热系统套设在该高温真空集热管外周面。

进一步的，所述反应源系统下方挡板处设有温度和真空测量接口。

进一步的，所述高温真空集热管包括不锈钢中央管和外层玻璃套管，该不锈钢中央管内壁具有光谱选择性吸收涂层。

进一步的，所述不锈钢中央管直径为30～120mm，厚度为1-6mm，长度为300～6000mm；所述外层玻璃套管直径为70-150mm，厚度为2-4mm。

进一步的，所述反应源系统包括反应源加热装置、反应源放置装置和反应源；该反应源放置装置为不锈钢管，穿设于所述挡板内壁，该不锈钢管位于所述高温真空集热管内部的一端设有该反应源，该反应源外周设有该反应源加热装置。

进一步的，所述集热管端面冷却系统包括水冷循环系统和绝缘密封垫；该绝缘密封垫一侧与所述高温真空集热管端部接触，另一侧与水冷循环系统接触。