用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质.pdf

用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质，涉及热传导技术领域，特别是太阳能热利用技术领域。本发明采用标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质作为工质，将其置于玻璃管内，其充装量可大于热管容积的0.5％，于太阳能热水器上应用，不会造成因高温而炸管的现象。本发明可降低热管的生产成本，替代金属容器作为热管的高代价，其方便生产、价格低廉、使用寿命长，利于太阳能热水器在高温、高效方面的进一步推广应用。

1、  用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质，其特征在于所述工质为标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质。

2、  根据权利要求1所述用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质，其特征在于所述标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质为丙二醇乙醚，或丙二醇甲醚，或乙二醇乙醚中的至少一种。

3、  根据权利要求1或2所述用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质，其特征在于所述工质还包括标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质，所述标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质与标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质的体积比为1～10∶99～90。

4、  根据权利要求3所述用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质，其特征在于所述标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质为乙醚，或乙醇中的至少一种。

用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质
技术领域
本发明涉及热传导技术领域，特别是太阳能热利用技术领域。
背景技术
在二十世纪九十年代，在太阳能热利用方面出现了不少的玻璃热管的发明专利与实用新型专利。考虑到玻璃热管的特殊性：壳体是玻璃，其耐压受到了极大的限制。特别是在极端工况下，即水箱中无水冷却受太阳加热的情况下，玻璃热管很快会爆破。这是因为，热管是在气、液两相下工作的，此时，随着工作温度的升高，玻璃管内的压力会急剧上升。以水作为玻璃热管的工质为例，当温度为250℃时，其压力为41标准大气压(4.15MPa)；当温度为300℃时，其压力为89标准大气压(9.02MPa)，都大大超过了玻璃管的承压能力(0.6MPa)。因此不少此方面的发明创造都不能实施于生产应用。
为使玻璃热管在极端工况下不爆破，专利号为ZL200410012193.9的发明专利“防爆太阳能全玻璃真空集热管”就是在此基础上作出的，当工作到某一温度时，使两相变为单相(汽相)，此时，玻璃管内的压力，随着温度升高而很缓慢升高，从而保证了安全运行。
但目前还没有对于充装量大于热管容积的0.5％，而能满足容器材料为玻璃的热管。
发明内容
本发明目的在于发明一种容器材质为玻璃，且充装量大于容积的0.5％的用于太阳能集热装置的玻璃热管的工质。
本发明工质为标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质。
众所周知，玻璃管的承压为0.6MPa，常见的用于太阳能热水器的双层真空管的闷晒温度为250℃～300℃。如将玻璃热管的闷晒温度初步定为200℃，那就是说，如果热管工质在200℃时的饱和压力P≤0.6MPa，那此热管的工质是安全的。当然，这种工质是很多的。但是，在保证安全的同时，还要保证低温时(30℃～40℃)，其饱和压力P≥0.005MPa，以便热管能启动运行。
本发明采用标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质作为工质，将其置于玻璃管内，其充装量可大于热管容积的0.5％，于太阳能热水器上应用，不会造成因高温而炸管的现象。本发明可降低热管的生产成本，替代金属容器作为热管的高代价，其方便生产、价格低廉、使用寿命长，利于太阳能热水器在高温、高效方面的进一步推广应用。
所述标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质可以为丙二醇乙醚，或丙二醇甲醚，或乙二醇乙醚中的至少一种。
由于丙二醇乙醚沸点为132.2℃，丙二醇甲醚沸点为121℃，乙二醇乙醚沸点为135.1℃，它们是一种安全、易得、价格适中的合理选择。
另，本发明所述工质还可以包括标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质，所述标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质与标准大气压下的沸点为120℃～140℃的液体物质的体积比为1～10∶99～90。
本发明采用以上两种不同沸点液体物质组成混合工质，将其置于玻璃管内，其充装量可大于热管容积的0.5％，于太阳能热水器上应用，不会造成因高温而炸管的现象，而且，在30℃～40℃低温时，热管还能启动运行。
本发明所述标准大气压下沸点为30℃～80℃的液体物质可以为乙醚，或乙醇。乙醚沸点为34.6℃，乙醇沸点为78.4℃，其价格低廉、易得，是工业应用的极佳选择。
具体实施方式
实施例一：将丙二醇乙醚和乙醚或乙醇分别采用以下体积比混合，形成混合工质，然后将混合工质分别以一定的热管容积比密封在双层玻璃真空管的内管中：
丙二醇乙醚95％，乙醚5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇乙醚96％，乙醚4％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇乙醚99％，乙醚1％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇乙醚95％，乙醇5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇乙醚98％，乙醇2％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇乙醚90％，乙醇10％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％。
实施例二：将丙二醇甲醚和乙醚或乙醇分别采用以下体积比混合，形成混合工质，然后将混合工质分别以一定的热管容积比密封在双层玻璃真空管的内管中：
丙二醇甲醚95％，乙醚5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇甲醚92％，乙醚8％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇甲醚98％，乙醚2％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇甲醚95％，乙醇5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇甲醚91％，乙醇9％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
丙二醇甲醚96％，乙醇4％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％。
实施例三：将乙二醇乙醚和乙醚或乙醇分别采用以下体积比混合，形成混合工质，然后将混合工质分别以一定的热管容积比密封在双层玻璃真空管的内管中：
乙二醇乙醚95％，乙醚5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
乙二醇乙醚99％，乙醚1％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
乙二醇乙醚93％，乙醚7％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
乙二醇乙醚95％，乙醇5％，混合工质的体积充装量为热管容积的2％；
乙二醇乙醚97％，乙醇3％，混合工质的体积充装量为热管容积的2.1％；
乙二醇乙醚92％，乙醇8％，混合工质的体积充装量为热管容积的2.2％。
将以上各混合工质充装密封好的热管安装于太阳能热水器中，作为集热件使用，经试验证明：热管管壁在高温时不炸管，在30℃～40℃低温时还能正常启动运行。
实施例四：
采用丙二醇乙醚，或丙二醇甲醚，或乙二醇乙醚中的至少一种作为单一工质，体积充装量为热管容积的2％。将装密封好的热管安装于太阳能热水器中，作为集热件使用，经试验证明：热管管壁在高温时不炸管。