對內(nèi)聚光膜式全玻璃真空太陽集熱管進(jìn)行了9 組烘烤排氣實(shí)驗(yàn)，通過對比各組集熱管在烘烤排氣過程中的排氣量及分析高溫烘烤) ) ) 加速老化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了其烘烤排氣最佳工藝參數(shù)。9 組實(shí)驗(yàn)中，450 ℃ / 50 min，450℃ / 40 min，450 ℃ /30 min 及400℃ / 50 min 四個(gè)工藝制作的集熱管真空品質(zhì)相差不多，優(yōu)于其余五個(gè)工藝；單從集熱管真空品質(zhì)角度看，450 ℃ / 50min 烘烤排氣工藝最好，若從真空品質(zhì)和制作成本兩方面考慮，400℃ / 50 min 是較好的工藝參數(shù)。

　　內(nèi)聚光膜式全玻璃真空太陽集熱管( 以下簡稱聚光管) 是一種新型的集熱管，它與普通真空集熱管的主要區(qū)別是，其內(nèi)管與外管偏心設(shè)置，外管內(nèi)表面的一半鍍有反射膜層，用于將射入外管內(nèi)的部分太陽光聚集至內(nèi)管外表面的吸收膜層上，提高了單位面積上的入射光強(qiáng)度，增加了集熱管的得熱量。聚光管外管直徑為5 84 mm，其內(nèi)表面積比外徑為5 58 mm 普通真空管增加了45.5%，相應(yīng)對氣體吸附量增加45.5%。聚光管外管的反射膜層是一層鋁膜，它與氣體的結(jié)合力(化學(xué)吸附或物理吸附) 約為玻璃與氣體結(jié)合力( 物理吸附或弱化學(xué)吸附) 的10 倍，其吸附氣體的種類、數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于普通真空管；聚光管內(nèi)管直徑為537 mm，盡管它的外表面積比普通真空管減少了27% ，但聚光管內(nèi)外管夾層空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通真空管，總體上，聚光管烘烤排氣難度比普通真空管有所加大，因此，有必要在普通真空管烘烤排氣工藝的基礎(chǔ)上，對聚光管烘烤排氣工藝進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1、聚光管烘烤排氣實(shí)驗(yàn)

　　聚光管烘烤排氣實(shí)驗(yàn)是在皇明公司燃?xì)庋�環(huán)式烘烤排氣線上進(jìn)行。此排氣線共有15 節(jié)烘箱，包括升溫段、恒溫段和降溫段，它利用天然氣燃燒熱作熱源，通過每個(gè)烘箱上部的鼓風(fēng)機(jī)對空氣進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，以保持烘箱內(nèi)溫度場均勻；排氣線有排氣臺(tái)車16 輛，每輛臺(tái)車可裝32 支84 mm × 2100 mm 聚光管，臺(tái)車均通過名義抽速為1200 L/ s 的TYFB-1200型復(fù)合分子泵抽高真空，排氣過程中的氣壓采用安裝在高閥處的ZJ-10型高真空電離規(guī)管和ZDF-5227B 型復(fù)合真空計(jì)測量。

　　本實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)有普通真空管烘烤排氣工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，以2# 臺(tái)車為實(shí)驗(yàn)臺(tái)車，采用兩因子三水平L9(32) 的正交實(shí)驗(yàn)，分別在烘烤溫度450，400 和350 ℃ ，烘烤時(shí)間50,40 和30min 的水平下，試制了9組不同烘烤排氣工藝的聚光管，并計(jì)算了每組聚光管的平均排氣量。

　　1.2、聚光管高溫老化實(shí)驗(yàn)

　　為了驗(yàn)證試制的聚光管真空品質(zhì)，需對其進(jìn)行高溫烘烤-加速老化實(shí)驗(yàn)( 簡稱高溫老化實(shí)驗(yàn)) ,該實(shí)驗(yàn)通過電加熱組件將聚光管加熱至350 ℃ ，并保持一定時(shí)間，以考察其真空夾層的放氣性能。

　　本實(shí)驗(yàn)采用的自制裝置由電加熱組件、溫控模塊、功率采集模塊組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將加熱組件插入聚光管內(nèi)，鉑電阻置于聚光管內(nèi)管外表面的中部，用于測量其烘烤溫度。聚光管管口處裝有保溫帽，以降低其端部熱損。鋁膜面溫度由另一鉑電阻測量，測溫點(diǎn)位于聚光管外管鋁膜面的中部，上方覆蓋保溫層，以減少測溫點(diǎn)處的熱損。裝置控溫精度正負(fù) 1 ℃ ,具有加熱功率和溫度自動(dòng)采集和記錄功能。

　　實(shí)驗(yàn)期間，平均環(huán)境溫度為23 正負(fù) 2 ℃ ，且在沒有風(fēng)直吹聚光管的狀況下進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)考察了歷經(jīng)920 h 高溫老化后的聚光管吸氣劑鏡面軸向長度消失率、高溫老化過程中的熱量損耗和鋁膜溫度三個(gè)指標(biāo)。

　　聚光管吸氣劑鏡面軸向長度是指從聚光管封離端玻璃管直徑15 mm 處至吸氣劑鏡面邊緣的距離，本文測量了聚光管上三點(diǎn)( 分別為鋁膜兩側(cè)邊緣處兩點(diǎn)及兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)) 吸氣劑鏡面軸向長度,取平均后得到其鏡面的軸向長度值。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1、溫度和氣壓曲線分析

　　聚光管烘烤排氣過程中，計(jì)算機(jī)采集了每組聚光管的溫度和氣壓數(shù)據(jù)，得到9 組聚光管溫度及氣壓隨烘烤時(shí)間的變化曲線，每組溫度和氣壓曲線形狀非常相似。圖1 為其中工藝為450 ℃ / 50min 試制的聚光管溫度與氣壓隨時(shí)間的變化曲線。從圖1 可看出，溫度曲線中，排氣線上、中、下三點(diǎn)溫度Tu、Tm、T d 相差小于10 ℃ ，說明其溫度場相當(dāng)均勻，可保證聚光管烘烤排氣的均勻性；氣壓曲線分為四段。AB 段為進(jìn)排氣線烘箱前聚光管夾層中游離氣體排出時(shí)的氣壓曲線，BC 段為升溫段氣壓曲線，CD 段為恒溫段氣壓曲線，DE段為降溫段氣壓曲線。聚光管在AB 段為常溫，其放氣速率接近零，故管夾層內(nèi)壓強(qiáng)快速下降至極小值B 點(diǎn)。在BC 段，聚光管放氣速率大于分子泵抽氣速率，所以其夾層內(nèi)氣壓逐漸升高至極大值C 點(diǎn)。在C℃ 段，聚光管夾層內(nèi)壓強(qiáng)逐漸下降至E點(diǎn)(聚光管封離時(shí)的氣壓) ，說明其放氣速率小于分子泵抽氣速率。D 點(diǎn)為聚光管開始降溫時(shí)CE段壓強(qiáng)曲線的拐點(diǎn)，說明聚光管恒溫段放氣速率大于降溫段。因分子泵在壓強(qiáng)10^{- 4}~ 10^-1 Pa 區(qū)間抽氣速率相差不大，說明聚光管在升溫段放氣速率最大。綜上所述，烘烤排氣過程中，聚光管在升溫段、恒溫段和降溫段的放氣速率是減的。

圖1 450℃ / 50 min 工藝試制的聚光管烘烤排氣中溫度與氣壓隨時(shí)間的變化曲線

2.5、鋁膜面溫度

　　高溫老化實(shí)驗(yàn)過程中，聚光管外管鋁膜面溫度的高低是表征其真空品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。鋁膜面溫度越高，隨時(shí)間增長越快，此工藝制作的聚光管真空品質(zhì)越差；反之，鋁膜面溫度低且恒定，其真空品質(zhì)較好。圖4 為聚光管高溫老化中鋁膜面溫度隨老化時(shí)間變化曲線。從圖中可以看出，仍然是450 ℃ / 50min，450 ℃ / 40 min，450 ℃ / 30 min 及400 ℃ /50 min 這四個(gè)工藝的聚光管高溫老化過程中鋁膜面溫度較低，40 ℃ 左右，且基本恒定，幾乎不隨老化時(shí)間變化，因此其真空品質(zhì)較好；而其余五個(gè)工藝的聚光管高溫老化中鋁膜溫度幾乎都隨老化時(shí)間逐漸升高，最后均達(dá)到較高的數(shù)值( 100~ 130 ℃ ) 后趨于恒定，說明這幾個(gè)工藝的聚光管真空品質(zhì)較差。這進(jìn)一步證明了2.2 小節(jié)所得的結(jié)論。

圖4 聚光管高溫老化過程中鋁膜面溫度隨老化時(shí)間變化曲線

2.6、烘烤排氣工藝討論

　　如上所述，450 ℃ / 50 min，450 ℃ / 40 min，450 ℃ /30 min 及400 ℃ / 50 min 四個(gè)排氣工藝試制的聚光管真空品質(zhì)大體相當(dāng)，優(yōu)于其余五種聚光管；這四種工藝中，450 ℃ / 50 min 和400 ℃ / 50 min 兩種工藝的排氣量較大，吸氣鏡面消失率較小，故二者的真空品質(zhì)較好；450 ℃ / 50 min 和400 ℃ / 50 min 兩種工藝排氣量相差無幾，但450 ℃ / 50 min 工藝制作的聚光管吸氣劑鏡面消失率比400 ℃ / 50 min 工藝的低34%，因此，單從聚光管的真空品質(zhì)分析，450 ℃ / 50 min 是較好的排氣工藝參數(shù)；400 ℃ / 50min 工藝的烘烤溫度比450 ℃ / 50 min 工藝的低50 ℃ ，故聚光管制作過程中能源消耗較低，即制作成本較低，因此從真空品質(zhì)和制作成本兩方面考慮，400 ℃ / 50 min 烘烤排氣工藝參數(shù)較好。