專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁熱管及太陽(yáng)能集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種鋁熱管及設(shè)置該鋁熱管的太陽(yáng)能集熱管。
背景技術(shù)：
熱管是實(shí)現(xiàn)熱量快速傳遞及交換的理想選擇。熱管通過(guò)相變來(lái)實(shí)現(xiàn)高效熱傳導(dǎo)、交換，利用密閉腔體內(nèi)部エ質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝相變進(jìn)行熱量傳遞，其傳熱能力是傳統(tǒng)金屬材料的幾十甚至上百倍。目前最常用的熱管為銅-水體系。然而銅的價(jià)格比較貴，選用廉價(jià)輕質(zhì)的鋁代替銅可以節(jié)約成本。但是鋁為活潑金屬，盡管鋁的表面有ー層起到保護(hù)作用的自然氧化層，但鋁仍然容易和水、易吸水的醇等常見(jiàn)溶劑在高溫下產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生的氫氣在冷凝段聚集，形成不凝氣體，使得熱管失效，甚至發(fā)生爆炸。這也是以水、醇為エ質(zhì)的鋁熱管至今沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用的主要原因。目前研究的滲透除氫的方法主要針對(duì)碳鋼熱管，采用的窗ロ層材料多為貴金屬釩、鈀、鈮、鉭等金屬及其合金。但是這些材料并不能在鋁熱管中得到很好的應(yīng)用，這主要是由于鋁和碳鋼材料本身的差異導(dǎo)致鋁和上述的窗ロ材料不能很好的結(jié)合所致(鐵在常溫下為體心立方結(jié)構(gòu)，鋁在常溫下為面心立體結(jié)構(gòu))。另ー方面，上述的窗ロ材料有的價(jià)格還比較昂貴，對(duì)降低成本不利。另外，用熱管制成的太陽(yáng)能集熱管，傳熱效率高，熱沖擊小，減少了無(wú)日照時(shí)系統(tǒng)的反向熱損，且無(wú)上下循環(huán)管路的熱損失，這種集熱管的用途并不局限于提供生活熱水，同時(shí)還用于汽輪機(jī)發(fā)電和蓄能等領(lǐng)域。因此熱管式真空集熱管代表了集熱器新的發(fā)展方向。然而熱管式真空集熱管還沒(méi)有得到普遍的推廣和應(yīng)用，這主要是這種集熱管的價(jià)格比較昂貴。因此，如果能用廉價(jià)的鋁熱管代替銅熱管制作集熱管，將有利于降低熱管集熱管的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的鋁熱管和太陽(yáng)能集熱管克服上述缺陷，提供了一種將稀土系合金、鋯系合金作為窗ロ采用應(yīng)用在鋁熱管上的鋁熱管及太陽(yáng)能集熱器。本發(fā)明的鋁熱管的技術(shù)方案是這樣的其包括管殼，其包括冷凝段和蒸發(fā)段，冷凝段設(shè)置透氫窗ロ，透氫窗ロ包括吸氫活化層和脫氫活化層，吸氫活化層設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層設(shè)置在外層。吸氫活化層、脫氫活化層設(shè)置為稀土系合金或鋯系合金。管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。 熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。稀土系合金為Mml_xCXNi5-yDy,其中 Mn 為 Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er 的任意一種；C 為Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co 中的任意ー種，D 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，其中 x=0. 05 0. 20，y=0. I 2. 5。錯(cuò)系合金是Zr V2, Zr Cr2, ZrMn2的任意ー種。本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱管的技術(shù)方案是這樣的其包括外管和熱管，熱管內(nèi)設(shè)置相變液，熱管設(shè)置為鋁熱管 ，鋁熱管其包括冷凝段和蒸發(fā)段，鋁熱管的冷凝段設(shè)置透氫窗ロ，透氫窗ロ包括吸氫活化層和脫氫活化層，吸氫活化層設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層設(shè)置在外層；相變液設(shè)置為水或者易吸水的醇類(lèi)。吸氫活化層、脫氫活化層設(shè)置為稀土系合金或鋯系合金，稀土系合金為Mml-xCXNi5-yDy，其中 Mn 為 Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er 的任意ー種；C 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co中的任意ー種，D 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，其中 x=0. 05 0. 20，y=0. I 2. 5 ;鋯系合金是Zr V2，Zr Cr2，ZrMn2的任意ー種。管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。本發(fā)明的鋁熱管的工作原理是這樣的氫原子在鋁及其合金中有較快的擴(kuò)散速度，但是鋁表面的氧化層阻止了氫氣分子在鋁表面的吸附、滲透和脫附，導(dǎo)致了鋁及其合金在通常情況下氫的透過(guò)能力比較弱。本發(fā)明在清潔的鋁管內(nèi)壁和外壁固定具有吸氫和脫氫的窗ロ層，使得氫氣能順利的通過(guò)窗ロ層擴(kuò)散至大氣中?？紤]到金屬鋁的面心立方結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其較活潑的特性，本發(fā)明采用稀土系合金和鋯系合金制作窗ロ層。本發(fā)明在充分分析鋁及其合金的性質(zhì)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地將稀土系合金、鋯系合金作為窗ロ層材料應(yīng)用在鋁熱管上，解決了鋁熱管中不凝氣體的問(wèn)題，并有效降低了熱管成本。


圖I是本發(fā)明的鋁熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。I-冷凝段、2-吸氫活化層、3-脫氫活化層、4-蒸發(fā)段。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
本實(shí)施例的鋁熱管其包括管売，其包括冷凝段I和蒸發(fā)段4，冷凝段4設(shè)置透氫窗ロ，透氫窗ロ包括吸氫活化層2和脫氫活化層3，吸氫活化層I設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層3設(shè)置在外層。吸氫活化層I設(shè)置為稀土系合金，脫氫活化層3設(shè)置為鋯系合金。管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。稀土系合金為Mml-xCXNi5-yDy，其中Mn為Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er 的任意ー種;C 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co 中的任意ー種，D 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，其中 x=0. 05 0. 20,y=0. I 2. 5。鋯系合金是 Zr V2,ZrCr2, ZrMn2的任意ー種。本發(fā)明的鋁熱管的制備方法如下
I)稀土系合金Mml-xCXNi5_yDy的制備其中Mm為Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er的任意一種，C 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co 的任意ー種，D 為 Al、Cu、Mn、S i、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，x=0. 05 0. 20，y = 0. f 2. 5。將預(yù)先設(shè)定好摩爾比的上述單質(zhì)混合，置于快速冷卻爐的坩堝內(nèi)，抽真空，氬氣保護(hù)，于80(T1000で煅燒精煉，再將熔融合金通過(guò)坩堝底部的噴嘴流向兩相反向旋轉(zhuǎn)的連續(xù)雙棍的棍面，得到合金薄片。本實(shí)施例取當(dāng)x=0. 05，y=0. I 時(shí)，稀土合金的組成為 Mm0.95C0.05Ni4.9D0.i,
2)鋯系合金ZrV2、ZrCr 2、ZrMn2的制備將摩爾比為I :2的Zr和V混合，按照Mm1^CxNi5_yDy合金相同的制備方法得到合金薄片。3)鋁熱管蒸發(fā)段毛細(xì)溝槽的制備將鋁管洗凈烘干，采用高速充液旋壓方法，制造出具有粗糙壁面的大高寬比微溝槽毛細(xì)芯熱管，槽深設(shè)置為0. 25mm，所制備的帶有溝槽的鋁管作為鋁熱管的蒸發(fā)段。4)將制備的合金薄片分別焊接在鋁管冷凝段的內(nèi)壁和外壁對(duì)應(yīng)位置。5)將蒸發(fā)段和冷凝段焊接，將熱管抽真空，灌液，密封。エ質(zhì)的體積為熱管體積的十分之一。
實(shí)施例2
本實(shí)施例和實(shí)施例I的區(qū)別在干，吸氫活化層2設(shè)置為鋯系合金，脫氫活化層3設(shè)置為稀土系合金，本實(shí)施例取x=0. l,y=l. 25時(shí)，稀土合金的組成為Mma9CaiNiu5Dn鋯系合計(jì)取的是摩爾比為I '2的Zr和Cr。實(shí)施例3
本實(shí)施例和實(shí)施例I的區(qū)別在于，本實(shí)施例的取x=0. 2，y=2. 5時(shí)，稀土合金的組成為Mm0.8C0.2Ni2.5D2.5。鋯系合計(jì)取的是摩爾比為I 2的Zr和Mn。
權(quán)利要求
1.一種鋁熱管，其包括管売，管殼冷凝段和蒸發(fā)段，其特征在于，冷凝段設(shè)置透氫窗ロ，透氫窗ロ包括吸氫活化層和脫氫活化層，吸氫活化層設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層設(shè)置在外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁熱管，其特征在于吸氫活化層、脫氫活化層設(shè)置為稀土系合金或錯(cuò)系合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁熱管，其特征在于管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁熱管，其特征在于熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁熱管，其特征在于稀土系合金為Mml-XCXNi5-yDy，其中Mn 為 Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er 的任意一種；C 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co 中的任意一種，D 為Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，其中 x=0. 05 0. 20，y=0. I 2. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁熱管，其特征在于鋯系合金是ZrV2，Zr Cr2，ZrMn2的任意ー種。
7.一種太陽(yáng)能集熱管，其包括外管和熱管，熱管內(nèi)設(shè)置相變液，熱管設(shè)置為鋁熱管，鋁熱管其包括冷凝段和蒸發(fā)段，其特征在于，鋁熱管的冷凝段設(shè)置透氫窗ロ，透氫窗ロ包括吸氫活化層和脫氫活化層，吸氫活化層設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層設(shè)置在外層；相變液設(shè)置為水或者易吸水的醇類(lèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能集熱管，其特征在于吸氫活化層、脫氫活化層設(shè)置為稀土系合金或錯(cuò)系合金，稀土系合金為Mml-xCXNi5_yDy,其中Mn為Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Er的任意ー種;C 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co 中的任意ー種，D 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意ー種，其中 x=0. 05 0. 20，y=0. I 2. 5 ;鋯系合金是 Zr V2，Zr Cr2，ZrMn2 的任意ー種。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能集熱管，其特征在于管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能集熱管，其特征在于熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種鋁熱管及設(shè)置該鋁熱管的太陽(yáng)能集熱管，本發(fā)明提供了一種將稀土系合金、鋯系合金作為窗口采用應(yīng)用在鋁熱管上的鋁熱管及太陽(yáng)能集熱器，本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱管其包括外管和熱管，熱管內(nèi)設(shè)置相變液，熱管設(shè)置為鋁熱管，鋁熱管其包括冷凝段和蒸發(fā)段，鋁熱管的冷凝段設(shè)置透氫窗口，透氫窗口包括吸氫活化層和脫氫活化層，吸氫活化層設(shè)置在內(nèi)層，脫氫活化層設(shè)置在外層；相變液設(shè)置為水或者易吸水的醇類(lèi)，本發(fā)明在充分分析鋁及其合金的性質(zhì)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地將稀土系合金、鋯系合金作為窗口層材料應(yīng)用在鋁熱管上，解決了鋁熱管中不凝氣體的問(wèn)題，并有效降低了熱管成本。
文檔編號(hào)F28F21/08GK102654370SQ201210154328
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者侯乃升 申請(qǐng)人:青島海之川可再生能源研究所