專利名稱：鋁熱管及太陽能集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能熱利用領(lǐng)域，具體地說涉及一種鋁熱管及設(shè)置該鋁熱管的太陽能集熱管。
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。熱管通過相變來實(shí)現(xiàn)高效熱傳導(dǎo)、交換，利用密閉腔體內(nèi)部工質(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。然而銅的價格比較貴，選用廉價輕質(zhì)的鋁代替銅可以節(jié)約成本。但是鋁為活潑金屬，盡管鋁的表面有一層起到保護(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、醇為工質(zhì)的鋁熱管至今沒有大規(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碳鋼熱管，采用的窗口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)致鋁和上述的窗口材料不能很好的結(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))。另一方面，上述的窗口材料有的價格還比較昂貴，對降低成本不利。另外，用熱管制成的太陽能集熱管，傳熱效率高，熱沖擊小，減少了無日照時系統(tǒng)的反向熱損，且無上下循環(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有得到普遍的推廣和應(yīng)用，這主要是這種集熱管的價格比較昂貴。因此，如果能用廉價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)容本實(shí)用新型的鋁熱管和太陽能集熱管克服上述缺陷，提供了一種將稀土系合金、鋯系合金作為窗口采用應(yīng)用在鋁熱管上的鋁熱管及太陽能集熱器。本實(shí)用新型的鋁熱管的技術(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。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 中的任意一種，D 為 Al、Cu、Mn、Si、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe 的任意一種，其中 x=0. 05 O. 20，y=0. I 2. 5。錯系合金是Zr V2, Zr Cr2, ZrMn2的任意一種。[0011]本實(shí)用新型的太陽能集熱管的技術(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。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 的任意一種，其中 x=0. 05 O. 20，y=0. Γ2. 5 ;鋯系合金是Zr V2，Zr Cr2，ZrMn2的任意一種。管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。本實(shí)用新型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能力比較弱。本實(shí)用新型在清潔的鋁管內(nèi)壁和外壁固定具有吸氫和脫氫的窗口層，使得氫氣能順利的通過窗口層擴(kuò)散至大氣中。考慮到金屬鋁的面心立方結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其較活潑的特性，本實(shí)用新型采用稀土系合金和鋯系合金制作窗口層。本實(shí)用新型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題，并有效降低了熱管成本。

圖I是本實(shí)用新型的鋁熱管的結(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)施方式
實(shí)施例I :本實(shí)施例的鋁熱管其包括管殼，其包括冷凝段I和蒸發(fā)段4，冷凝段4設(shè)置透氫窗口，透氫窗口包括吸氫活化層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。稀土系合金為馳110乂祖5-707，其中胞為(^、制、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 的任意一種，其中 χ=0· 05 O. 20，y=0. I 2. 5。錯系合金是 Zr V2,ZrCr2, ZrMn2的任意一種。本實(shí)用新型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 的任意一種，D 為 Al、Cu、Mn、S i、Ca、Ti、Co、Cr、Zr、V、Fe的任意一種，X= O. 05 O. 20, y = O. I 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 °C煅燒精煉，再將熔融合金通過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,稀土合金的組成為 Mma95Ca05Ni49Dai,[0023]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^xCxNi5_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O. 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。工質(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)別在于，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. 1，y=l. 25時，稀土合金的組成為Mma9CaiNi175Dh25t5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，稀土合金的組成為Mma8Ca2N^5D2Y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，其包括管殼，管殼冷凝段和蒸發(fā)段，其特征在于，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。
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，其特征在于鋯系合金是ZrV2，Zr Cr2，ZrMn2的任意一種。
6.一種太陽能集熱管，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，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系合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，其特征在于管殼設(shè)置為純鋁或鋁合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，其特征在于熱管的內(nèi)壁設(shè)置溝槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及太陽能熱利用領(lǐng)域，具體地說涉及一種鋁熱管及設(shè)置該鋁熱管的太陽能集熱管，本實(shí)用新型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能集熱器，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，本實(shí)用新型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題，并有效降低了熱管成本。
文檔編號F24J2/46GK202757501SQ20122022357
公開日2013年2月27日 申請日期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 申請人:青島海之川可再生能源研究所