采用復(fù)合分子泵替代油擴(kuò)散泵進(jìn)行全玻璃真空太陽(yáng)集熱管排氣烘烤抽高真空試驗(yàn)。選用了三種型號(hào)分子泵，在集熱管自動(dòng)連續(xù)烘烤排氣線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)約一年較長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行試驗(yàn)后，分子泵經(jīng)受了190 次以上的集熱管管口破裂引起的大氣沖擊，沒有損壞，抽真空性能無(wú)明顯變化。采用分子泵烘烤排氣工藝制備的集熱管，按國(guó)標(biāo)在溫度350℃，48 h 高溫老化試驗(yàn)后，吸氣劑鏡面消失率約為5%，僅為國(guó)標(biāo)規(guī)定值的10％。

　　全玻璃真空集熱管是太陽(yáng)能熱水器的核心部件，其質(zhì)量好壞直接影響熱水器的熱性能。集熱管夾層之間的真空性能是關(guān)鍵指標(biāo)之一，影響集熱管的熱損，從而影響熱效率。太陽(yáng)能熱水器的集熱管使用壽命通常為20 年，運(yùn)行過(guò)程中集熱管的溫度約50℃~80℃，集熱管本身放氣，使內(nèi)外玻璃管之間夾層中的真空度逐步下降。在20年使用過(guò)程中要求集熱管夾層中氣體的熱傳導(dǎo)熱損遠(yuǎn)小于其輻射熱損，如熱傳導(dǎo)熱損小于總熱損的10％。

　　采用高溫烘烤抽真空的方法，獲得集熱管保持長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行高真空性能^[1]。集熱管烘烤排氣裝置是生產(chǎn)集熱管的關(guān)鍵設(shè)備之一，在該裝置上集熱管的內(nèi)外玻璃管和太陽(yáng)選擇性吸收涂層在高溫下加熱烘烤排氣，通過(guò)尾管對(duì)其夾層抽真空，獲得集熱管所需的高真空度，使得集熱管在使用過(guò)程中放氣量少。另外，集熱管的最后工序?yàn)楦哳l蒸發(fā)激活吸氣劑。在集熱管圓頭封閉端激活的吸氣劑涂層，吸收集熱管高溫運(yùn)行過(guò)程中放出的微量氣體，主要為水汽，從而集熱管夾層內(nèi)在20年運(yùn)行期間保持良好的真空度。

　　本工作在公司集熱管生產(chǎn)部門的自動(dòng)連續(xù)烘烤排氣線上進(jìn)行。國(guó)內(nèi)集熱管烘烤排氣生產(chǎn)工藝中都采用油擴(kuò)散泵抽高真空，本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合分子泵替代排氣線臺(tái)車上原油擴(kuò)散泵抽高真空。與油擴(kuò)散泵相比，分子泵本身具有無(wú)油、對(duì)水分子抽速長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。另外分子泵運(yùn)行可靠，在長(zhǎng)時(shí)間，如兩年生產(chǎn)過(guò)程中幾乎不用維護(hù)。但分子泵受大氣沖擊性能較差，價(jià)格較貴。

1、實(shí)驗(yàn)

　　本實(shí)驗(yàn)采用復(fù)合分子泵替代油擴(kuò)散泵抽高真空，在集熱管自動(dòng)連續(xù)排氣線上進(jìn)行。排氣線裝有42 輛裝載烘烤排氣集熱管的臺(tái)車，每輛臺(tái)車裝40 支集熱管， 排氣線運(yùn)行傳動(dòng)速度約為0.80 m/min，每輛臺(tái)車一天生產(chǎn)運(yùn)行12 爐，排氣線運(yùn)行一天烘烤排氣集熱管2 萬(wàn)支。烘烤排氣工藝為溫度450℃，烘烤時(shí)間40 min。排氣線臺(tái)車的示意圖如圖1 所示^[2]。臺(tái)車的真空系統(tǒng)由前級(jí)旋片泵、復(fù)合分子泵和高真空管道系統(tǒng)組成。復(fù)合分子泵上方高真空閥的圓柱側(cè)面開四個(gè)孔，引出四支連接真空管道。每支連接真空管道與一支裝集熱管真空管道連接。四支裝集熱管真空管道兩端用盲法蘭密封，組成兩組平行管道。每組中兩支裝集熱管真空管道頭尾相連固定，相鄰兩端的間隙盡可能小。每支裝集熱管真空管道上通過(guò)尾管座可以裝10 支待烘烤排氣的集熱管。連接真空管道和裝集熱管真空管道的內(nèi)徑約70 mm，內(nèi)表面拋光。每支連接真空管道上裝有一只隔離閥。高真空閥采用自行設(shè)計(jì)的閥門，閥的高度及閥桿的行程在不影響流導(dǎo)的情況下盡可能短，高度約為110 mm。圖2 給出了集熱管排氣線上裝有復(fù)合分子泵的臺(tái)車照片。臺(tái)車臺(tái)面上裝有兩排集熱管，緊靠臺(tái)面以下為高真空管道系統(tǒng)，高真空閥下面為復(fù)合分子泵，替代原來(lái)裝的油擴(kuò)散泵。

1. 密封尾管　2. 裝集熱管高真空管道　3. 盲法蘭　4. 連接高真空管道　5. 高閥　6. 隔離閥　7. 復(fù)合分子泵　8. 旋片泵　9. 臺(tái)車控制系統(tǒng)

圖1 排氣線臺(tái)車示意圖

圖2 集熱管排氣線上裝有復(fù)合分子泵的臺(tái)車照片

3、結(jié)論

　　我們選用三種復(fù)合分子泵，抽速為600 L/s、1200 L/s 的水冷、1200 L/s 的風(fēng)冷分子泵，分別安裝在排氣線的三臺(tái)臺(tái)車上，進(jìn)行約一年集熱管烘烤排氣試驗(yàn)。抽速為600 L/s 的分子泵采用400 Hz 的工作頻率，其余兩臺(tái)抽速為1200 L/s的采用350 Hz 的工作頻率。

　　三臺(tái)分子泵在約一年生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，臺(tái)分子泵生產(chǎn)集熱管9 萬(wàn)支以上，經(jīng)受了190 次以上的集熱管管口破裂大氣沖擊，分子泵葉片和盤片沒有任何損壞，抽真空性能基本沒有變化，仍能滿足繼續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行要求。

　　采用三臺(tái)分子泵抽真空的臺(tái)車，在450℃持續(xù)40 min 烘烤排氣過(guò)程中，早期壓強(qiáng)較高約為5×10- 2 Pa，隨著加熱過(guò)程逐漸下降到1×10- 3 Pa左右，集熱管封離時(shí)壓強(qiáng)約為7.0×10- 4 Pa。抽速為600 L/s 分子泵早期壓強(qiáng)與其余兩臺(tái)分子泵相比較高。

　　采用分子泵烘烤排氣工藝制備的集熱管，加熱350℃持續(xù)48 h 高溫老化實(shí)驗(yàn)后，吸氣劑鏡面消失率約為5%，約僅為國(guó)標(biāo)規(guī)定的10％，表明采用復(fù)合分子泵抽高真空制備的集熱管真空性能優(yōu)良。

參考文獻(xiàn)

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