CN109052932A - 一种用于太阳能真空管的玻璃管及其制备方法 - Google Patents

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芮唐明
黄华叶
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Abstract

本发明公开了一种用于太阳能真空管的玻璃管及其制备方法，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：11.5～16％B2O3、8～9.5％Na2O、7～8％Bi2O3、0.5～1％CaO、0.5～1％MgO、0.5～1％ZnO、0.1～0.5％Li2O，其余为SiO2。所述制备方法包括选料—搅拌混匀—熔炼—拉制成管—退火共五步。该玻璃管具有与太阳能热水器常规使用的金属相近的热膨胀系数，较高的软化点和较强的抗冷热冲击性能，其制备方法简单易行，适于推广。

Description

一种用于太阳能真空管的玻璃管及其制备方法
技术领域
本发明属于太阳能真空管制备领域，具体涉及一种用于太阳能真空管的玻璃管及其制备方法。
背景技术
太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。真空管是太阳能热水器的核心，其结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能。
传统的太阳能真空管用玻璃管与热水器所用金属(如不锈钢在20～400℃的热膨胀系数约为12×10-6/℃)热膨胀系数相差较大，对金属封接件的机械加工和玻璃-金属的封接技术要求极高，不利于工业化生产加工的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于太阳能真空管的玻璃管及其制备方法，所述玻璃管具有与太阳能热水器常规使用的金属相近的热膨胀系数，较高的软化点和较强的抗冷热冲击性能，其制备方法简单易行，适于推广。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于太阳能真空管的玻璃管，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：11.5～16％B2O3、8～9.5％Na2O、7～8％Bi2O3、0.5～1％CaO、0.5～1％MgO、0.5～1％ZnO、0.1～0.5％Li2O，其余为SiO2。
一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将各组分原料按比例分别称取备用；
步骤2)将步骤1)配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)混合的原料转移至高温熔炉中，熔炼成均匀的玻璃液；
步骤4)步骤3)所述熔化的玻璃液自动进入拉制机中，通过拉制机把玻璃液拉制成管状；
步骤5)在退火炉中对玻璃管进行退火，即制成所述用于太阳能真空管的玻璃管。
优选的，步骤2)所述混合搅拌的搅拌速度为200～300r/min，搅拌时间为30～45min。
优选的，步骤3)所述高温熔炼的温度为1800～2000℃，持续时间6～8h。
优选的，步骤4)所述拉制机中温度维持在1000～1200℃，进料量为90～120L/min。
优选的，步骤5)所述退火的初段温度为550～700℃，末段温度为30～50℃，退火时间为3～5h。
本发明的有益效果如下：
本发明的用于太阳能真空管的玻璃管，具有平均线性膨胀系数(10.0～10.5)×10-6/℃(20～400℃)，较高的软化点(＞750℃)和较强的抗冷热冲击性能(ΔT＞250℃)，与太阳能热水器常用金属材料的匹配封接性能良好，因此于封接件之间连接密封较为可靠，其制备方法简单易行，适于推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种用于太阳能真空管的玻璃管，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：68.5％SiO2、11.5％B2O3、9.5％Na2O、7％Bi2O3、1％CaO、1％MgO、1％ZnO、0.5％Li2O。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将上述比例的各组分原料分别称取备用。
(2)将配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为45min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，1800℃下，熔炼8h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入拉制机中，温度维持在1000℃，进料量为90L/min，将玻璃液拉制成管状。
(5)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为550℃，末段温度为30℃，退火时间为3h。出炉后即制成所述用于太阳能真空管的玻璃管。
实施例2
一种用于太阳能真空管的玻璃管，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：66.4％SiO2、16％B2O3、8％Na2O、8％Bi2O3、0.5％CaO、0.5％MgO、0.5％ZnO、0.1％Li2O。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将上述比例的各组分原料分别称取备用。
(2)将配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为300r/min，搅拌时间为30min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，2000℃下，熔炼6h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入拉制机中，温度维持在1200℃，进料量为120L/min，将玻璃液拉制成管状。
(5)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为700℃，末段温度为50℃，退火时间为5h。出炉后即制成所述用于太阳能真空管的玻璃管。
实施例3
一种用于太阳能真空管的玻璃管，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：68％SiO2、13％B2O3、9％Na2O、7.5％Bi2O3、0.7％CaO、0.8％MgO、0.6％ZnO、0.4％Li2O。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将上述比例的各组分原料分别称取备用。
(2)将配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀，搅拌机的搅拌速度为250r/min，搅拌时间为40min。
(3)将混合料转移至高温熔炉中，1900℃下，熔炼7h形成均匀的玻璃液。
(4)熔化的玻璃液自动进入拉制机中，温度维持在1100℃，进料量为100L/min，将玻璃液拉制成管状。
(5)在退火炉中对玻璃管进行退火，初段温度为600℃，末段温度为40℃，退火时间为4h。出炉后即制成所述用于太阳能真空管的玻璃管。
测试例1
对实施例1～3制得的用于太阳能真空管的玻璃管进行性能测试，测试结果如下表1。
表1性能测试

Claims (6)

1.一种用于太阳能真空管的玻璃管，其特征在于，所述玻璃管由以下重量百分比的原料组成：11.5～16％B2O3、8～9.5％Na2O、7～8％Bi2O3、0.5～1％CaO、0.5～1％MgO、0.5～1％ZnO、0.1～0.5％Li2O，其余为SiO2。
2.权利要求1所述的一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将各组分原料按比例分别称取备用；
步骤2)将步骤1)配好的原料在搅拌机中常温下混合搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)混合的原料转移至高温熔炉中，熔炼成均匀的玻璃液；
步骤4)步骤3)所述熔化的玻璃液自动进入拉制机中，通过拉制机把玻璃液拉制成管状；
步骤5)在退火炉中对玻璃管进行退火，即制成所述用于太阳能真空管的玻璃管。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤2)所述混合搅拌的搅拌速度为200～300r/min，搅拌时间为30～45min。
4.根据权利要求2所述的一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤3)所述高温熔炼的温度为1800～2000℃，持续时间6～8h。
5.根据权利要求2所述的一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤4)所述拉制机中温度维持在1000～1200℃，进料量为90～120L/min。
6.根据权利要求2所述的一种用于太阳能真空管的玻璃管的制备方法，其特征在于，步骤5)所述退火的初段温度为550～700℃，末段温度为30～50℃，退火时间为3～5h。
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