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太阳能玻璃热管的防爆原理

信息来源:nooeoo.com  时间:2010-07-09  浏览次数:191

  用于太阳能的全玻璃真空管如图一A所示,已经被广泛采用作为太阳能集热器的集热元件。真空管由于管内有水而带来一些缺陷,主要是易冻坏、结水垢、热效率低。为了进一步改进,采用玻璃热管,如图一B所示。这种采用玻璃热管的全玻璃真空管,克服了真空管的缺陷,保留了真空管的优点——高效吸热,超导传热。我们认为,采用玻璃热管的全玻璃真空管是现在普通真空管的巨大改进。
  玻璃热管的传热原理
  太阳光照射到真空管的内管外壁,被外壁涂层选择性吸热后,把热量传给热管液态工质(热管蒸发段),使液态工质汽化向上流动,在热管的冷凝段被水冷却后,汽相变为液相,放出热量。同时,液体由于重力作用回到热管的蒸发段。这样反复循环,把吸收到的太阳能的热量就传给了水。
  由于太阳能玻璃热管的防爆很重要,因为有些时候,水箱中无水,玻璃热管处于空晒状态,此时必须采取防爆措施。为此,我们已经申请了发明专利:防爆太阳能全玻璃真空集热管(专利申请号:200410012193.9)。玻璃热管的防爆一般有两种办法。一种是选择合适的热管工质。我们知道,玻璃管的承压为6巴,真空管的闷晒温度为300℃,既要保证低温时热管能启动,即工质在30~40℃时,其饱和压力大于0.05巴,又要保证在极端工况时,玻璃热管能防止爆裂,即在300℃,工质的压力低于6巴。首先选择高温工质,如联苯液,在300℃时,P=2.43巴,保证在玻璃热管的承压范围内,但是它的启动温度为150℃,在通常情况下,它是无法启动的;其次选择低温工质,如水,低温启动没有问题,但到空晒温度300℃,其压力达到89巴,是玻璃热管无法承受的。因此,这种办法行不通。太阳能产业联盟
  另一种是由两相变为单相的办法。众所周知,热管工作时,其气液两相是共存的,我们以水作为热管工质为例。当气液两相共存时,水的饱和压力与饱和温度的关系近似为正比P11.4。由此可见,随着温度升高,压力会急剧升高。我们从热力学中知道,单相气体的饱和压力P与饱和温度T的关系为正比P。

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