玻璃真空管集热器 篇1
1.1 玻璃外管设计准则
玻璃材料为典型的脆性材料, 其抗拉能力低于抗剪能力, 同时均低于抗压能力, 所以全玻璃真空集热管断裂失效设计准则应该遵守最大拉应力准则。根据这一准则, 脆性断裂的判据为:σ1=σb
相应的设计准则为:σ1≤[σ]
在上述公式中, [σ]=σb/nb, σb为材料的强度极限;nb为相对应的安全因数;σ1为材料最大拉应力。
查阅《全玻璃真空太阳集热管》国家标准, 硼硅玻璃3.3的抗张强度为35~100MPa, 分布范围较宽, 说明这种玻璃材料具有分散性。取值=σb35MPa;查阅《机械工程设计手册》对于脆性材料, 取值范围为2.0~3.5, 为确保设计的可靠性取值nb=3.0。
玻璃管判据1计算可得:[σ]=35/3.0=11.7MPa。因此在真空管设计计算中, 相应的最大拉应力设计准则为:σ1≤[σ]=11.7MPa。
玻璃管判据2计算可得:[σ]=100/2=50MPa。因此在真空管设计计算中, 相应的最大拉应力设计准则为:σ1≤[σ]=50MPa。
普通玻璃管在加工过程中, 多处存在划伤磨伤缺陷, 因此宜采用玻璃管判据1。太阳能炊具采用玻璃金属封接真空集热管, 管口玻璃划伤极少, 可采用玻璃管判据2。
1.2 不锈钢内管设计准则
太阳能炊具玻璃金属封接真空集热管内管为外径101mm, 壁厚1mm不锈钢管, 外管为外径120mm, 壁厚3mm的高硼硅3.3玻璃管, 内外管在管口处采用压封玻璃金属封接。玻璃金属真空集热管作为太阳能炊具吸热部件, 温度最高可达到400℃。内管为不锈钢, 许用应力随温度变化而变化。参考GB150-1998及GB/TB14976, 材质为SUS304, 材料0Cr18Ni9, 许用应力随温度变化而变化。对应的安全因数可根据相关文献选择。当温度在300℃时, 许用应力为85MPa;当温度在400℃时, 许用应力为79MPa可知, 不锈钢抗拉强度远大于玻璃的抗拉强度 (11.7MPa) 。集热管受力分析计算时, 只考虑外管的受力, 尤其是内管及内管盛装物品对外管管口的受力影响。
2 模型建立及受力分析
如下图1所示, 真空管横向放置时, 内管重力作用下的受力分析可以简化A端 (管口) 固定, B端卡子支撑端有支撑的模型。
根据模型进行受力分析, 可以建立相关计算公式。
内管承受大气压力以及自身重力、外界的支撑力。装满水时, 承受水的压力, 整体表现为拉应力, 并对管口产生拉应力。
根据细长梁的相关公式, 真空管内的最大弯曲正应力是最大剪切应力的上百倍。
当长度2.1米时, σMAX/τMAX=105;
当长度1.5米时, σMAX/τMAX=75。
为此在计算过程中, 仅考虑拉应力, 可以忽略剪切应力的影响。
正常情况下管口静态受力分析:
正常情况下, 一端简单支撑, 另一端固定梁受力的经典分析认为, 简支端受力RB在正常情况下为3q L/8。采用以上公式, 对以下几种尺寸真空管的静态受力状况进行计算。
如下表1所示:
表1:玻璃金属真空集热管, 内管外径101mm, 壁厚1mm, 平放及倾斜角度45°管口抗拉应力分析数据。
从表1可以看出, 管口抗拉应力随着集热管内管长度增加而增加。根据玻璃管判据2, 抗拉应力小于50MPa。
平放时, 长度2.5米在管口形成抗拉应力达到50MPa;倾斜角45°时, 长度2.1米在管口形成抗拉应力达到50MPa。
由于玻璃是脆性材料, 应力的离散性比较大, 即使计算应力小于许用应力, 如果加工过程中存在缺陷, 实际应力会偏离计算结果。
摘要：对采用压封结构的玻璃金属封接真空太阳集热管封接应力进行了理论分析和计算。计算结果表明, 可通过选择合适的支撑卡和一定长度的玻璃管达到玻璃金属封接真空集热管受力基本平衡的目的。
关键词：玻璃金属封接,受力分析,静态受力分析
参考文献
[1]殷志强, 薛祖庆, 贾铁鹰.全玻璃真空太阳集热管.GB/T17049-2005.
[2]化学工业出版社.机械工程设计手册.
[3]全国压力容器标技委.钢制压力容器 (2003年修订) GB150-1998.
玻璃真空管集热器 篇2
在节能减排的关键时期, 太阳能热水器呈现出迅猛发展的势头, 全玻璃真空太阳集热管的使用量也随之增加, 全玻璃真空太阳集热管作为太阳能热水器的“心脏”在热水器的使用中起着非常重要的作用。
在实际使用中, 由于玻璃集热管本身材质的原因, 除去特殊情况造成的破损, 集热管与太阳能热水器的使用寿命是否能够匹配成为值得关注的问题。
由于玻璃外管暴露在大气中, 会受到阳光、大气、雨露、冰雪等外界环境的各种侵蚀, 所以对玻璃外管的化学稳定性有较高要求。玻璃的化学稳定性就是玻璃对受到的各种侵蚀的抵抗能力。在太阳能热水器的使用过程中, 如果玻璃外管化学稳定性不好, 受侵蚀后会出现发乌现象, 就会造成玻璃外管透射比严重下降。在放大后可以看到, 发乌现象是由用肉眼很难观察出来的微裂纹造成的, 不仅导致玻璃管的透射比严重下降, 影响集热管的集热效果, 更糟糕的是微裂纹会导致玻璃管破裂影响集热器的使用。为了能在各方面进一步提高产品的性能, 有必要对玻璃管的使用进行分析和研究。
1 通过抗侵蚀实验对玻璃外管透射比进行研究
一般的玻璃虽然具有较高的化学稳定性, 但其稳定程度还决定于侵蚀介质 (酸、碱、水、大气等) 的种类以及玻璃本身的抗蚀能力。目前大气受到的污染情况特别复杂, 而玻璃对于不同介质的抗侵蚀能力也是不同的, 所以应该对玻璃的耐酸性、耐碱性、耐水性、耐大气侵蚀等分别进行研究。
1.1 测试背景
全玻璃真空太阳集热管外管长期暴露在外界, 其使用环境特别恶劣, 受到酸、碱或中性的水汽侵蚀在所难免, 由于玻璃管的受侵蚀情况如发乌、出现小裂纹等可从透射比的变化中反映出来, 因此从测试透射比的变化入手来研究玻璃管受侵蚀的情况。
在实际的使用中玻璃外管的透射比会受到外界灰尘等较多因素的影响, 试验仅从受侵蚀的角度考虑其透射比受到的影响, 其他情况暂不进行分析, 因此主要研究玻璃外管受到弱酸溶液、弱碱溶液及水溶液侵蚀后透射比的变化情况。
1.2 测试条件与步骤
1.2.1 测试使用仪器
721W可见分光光度计, 工作波段360nm～800nm, 波长准确度±2nm, 透射比测量准确度±0.1%T, 透射比测量重复性0.5%T。
1.2.2 测试介质
分别在去离子水中加入微量盐酸、氢氧化钠溶液调整其pH值, 最终得到pH值分别为7、5、8的试验用介质, 即:水溶液、弱酸溶液、弱碱溶液。
1.2.3 样品制取
在皇明太阳能检测中心所使用的真空玻璃管 (3.3硼硅玻璃) 上面取长度60mm、宽度10mm的玻璃片共9片, 分成3组, 做好标记。为表明试验溶液对玻璃侵蚀的有效性, 又取优质玻璃9片作为对比样品, 也分成3组, 做好标记。
1.2.4 测试步骤
把每组样片分别放入装有酸、碱、水溶液的塑料瓶中进行侵蚀。经过1个月的侵蚀后再进行透射比的测试, 用可见分光光度计在400～700nm每隔50nm测试每片玻璃的透射比并记录, 取测试数据平均值作为每片玻璃的测试结果, 再取每组 (3片) 玻璃的测试数据平均值作为每种溶液中两种玻璃的最终测试数据。
2008年10月～2010年3月, 经过一年多的持续测试, 将测试数据汇总, 如表1所示。
2 测试结果及分析
2.1 测试曲线
将测试数据用图表的形式进行分析, 可以很直观地了解2种玻璃在3种溶液中透射比的变化趋势, 如图1～3所示。
2.2 结果分析
(1) 从玻璃片的外观来看, 3.3硼硅玻璃的表面依旧保持着原来的状态, 依然很有光泽, 而普通玻璃片的表面出现了粗糙、“发毛”的现象, 这说明普通玻璃片已受到了溶液的严重侵蚀。
(2) 从测试数据图表中可以看出, 3.3硼硅玻璃片的透射比在各种溶液中都只有轻微的波动, 总体无下降的趋势, 而普通玻璃片的透射比在每种溶液中衰减的都很严重, 试验进行几个月后透射比就迅速下降, 而3.3硼硅玻璃片至试验终止透射比仍然没有大的变化。在这个实验中, 3.3硼硅玻璃片的优良品质可见一斑, 尽管实验室的条件与玻璃管实际使用环境存在一定的差异, 但通过对比样品 (普通玻璃片) 性能下降的严重性, 说明所选用的实验条件也是相当“恶劣”的, 3.3硼硅玻璃片能够在这种条件下保持透射比不发生变化, 说明其抵抗外界环境侵蚀的能力还是较强的。
(3) 硼硅玻璃的组成成分是决定其化学稳定性比较好的重要因素, 这种玻璃由于B2O3含量高, 因而SiO2网状结构中被Na2O (硼硅玻璃生产加工过程中加入NaCl澄清剂产生的) 切断的网目有3/4又被硼氧三角体——四面体结构连接起来, 所以玻璃中非桥氧离子少, 结构十分稳定。这种结构决定了此玻璃的良好性质。此种玻璃中含有的少量氧化铝也起着十分重要的作用, Al2O3有强烈抑制分相的作用, 可以降低玻璃的分相性和析晶性, 分相是硼硅玻璃的一个特点, 硼硅玻璃成分选择不当或在高温下长时间退火, 会造成明显的分相。分相后的玻璃用肉眼看不到任何变化, 但其抗化学稳定性大大降低, 短期使用后其表面就“发毛”。以Al2O3代替部分SiO2会使非桥氧连结起来, 从而将空穴之间的通路封闭。这就防止了热处理时Na2O、B2O3聚集起来造成分相和析晶, 从根本上保证了玻璃的抗侵蚀能力。
(4) 试验证明, 严格按照标准要求制作出来的3.3硼硅玻璃管其化学稳定性特别好, 的确是一种制作全玻璃真空集热管的优良玻璃管。
(5) 通过实验数据证明了3.3硼硅玻璃管很难受到外界介质的侵蚀, 长期使用不会发生透射比下降的现象, 不仅保持了较高的透射比, 其寿命与太阳能热水器的使用寿命也能够相互匹配, 而且不会在使用中发生因玻璃管受到侵蚀出现微裂纹最终导致真空管破裂的情况。
3 结语
经销节能环保型真空玻璃 篇3
本产品与传统中空玻璃的区别：首先是采取边部焊接玻璃粉沙工艺，焊接更严密，所以保温隔热性能更好。其次是两块玻璃间隔只有0．1～0．2毫米，仅是中空玻璃的l/30～l/90的间隙值，由于抽净空气，所以具有更好的隔音陛能。
产品特点
1．产品具有良好的保温隔热效果，与一般中空玻璃相比节能35%～60%。2．具有隔音防噪功能，计权隔音量为国标四级。3．比中空玻璃具有更好的抗结霜能力，在严寒季节能使结霜温度降至-22摄氏度以下。4．比中空玻璃的使用范围广泛，门窗、幕墙、冷藏冰柜、太阳能集热器、农业温室、船舶、火车等均可适用。
市场分析
据中国建筑行业协会介绍，随着我国经济的迅速发展，人们对新建住它的装饰要求越来越高，目前窗户用的普通中空玻璃已满足不了人们对现代住它隔热、隔音的要求。同时，随着建筑节能法规和政策的出台，今后无论是民用建筑还是写字楼都将明确列出建筑能耗指标作为房屋出售的参考依据之一。
而新型真空玻璃，无论是佳能耗还是适应性等方面都具有很强的优势。统计数据表明，2008年，我国节能环保真空玻璃的销售额子耐卜将达到200亿元，同比2007年增长30%左右。尤其是城市和沿海较发达地区，销售额增长达40%左右。因此，真空玻璃市场前景广洞。
经销条件及效益估算投资额度10万元，首批进货量2500平方米，进货价格4O元／平方米，建议市场售价50元／平方米，产品毛利润率25%。
投资建议
1．真空玻璃的真空部分主要取决“四边和封口密封的质量，所以在运输过程中要保护好玻璃的四边密封口处。2．玻璃间隔中置有吸气剂，用来随时吸附使用过程中的微量气体，投资者可据此特点采用体验式的销售模式。
权威认证
全玻璃真空管加工定做合同 篇4
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定作方： (以下简称乙方)
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甲乙双方经双方友好协商，现签订本合同，以资共同信守。
一、加工产品名称、规格、数量、价格、交货日期
总金额(大写)
交货日期：由乙方订货清单确定。
本合同所确定的价格在 年 月 日至 年 月 有效，乙方要货清单确定的数量低于本合同数量 的，甲方有权根据甲方成本核算变更合同价格条款。
甲方提供给乙方的价格组成为：毛坯管成本+加工费;加工所需的毛坯管由甲方提供。
二、质量标准及验收
1、甲方根据乙方提供的相关工艺要求进行加工成产，质量标准为甲方的企业标准，同时符合国家质量要求。
2、乙方应在收到加工产品之日起二天内对加工产品的数量、质量等相关事项进行确认验收。如果对甲方交付的加工产品有异议，应于收货之日起三天内书面向甲方提出。如逾期，则视为甲方交付的产品完全符合加工要求。加工产品因乙方使用方法不当、保管不当等原因引起的质量问题，乙方不得要求甲方修复或者退换或者主张其他任何责任。
三、包装要求及费用负担
1、加工产品由甲方负责包装，以加工产品不受损坏为标准。
2、甲方对乙方所加工的产品进行商标贴牌，但乙方依据本合同所要求贴牌的商标必须为乙方合法使用的注册商标，(包括经核准的使用类别符合商标法律法规要求)乙方有义务在本合同履行之前提供相应的注册证明、合法使用证明等。
3、甲方负责包装箱图案制版，但乙方应当向甲方缴纳每版/次押金费用5000元，制版效果图案由乙方签字确认。因乙方需要对印刷版面进行更改的，乙方自担费。
4、具体包装要求是 乙方依据本合同订购的产品数量每种、每次的.型号规格数量不低于500箱;否则制版押金不予退还。
四、交货(运输)时间、办法及地点要求
1、加工物交由甲方指定的____________________ (承运人)承运，由甲方代办相关的托运手续，运费由乙方承担。甲方将定作物交付承运人后，则视为甲方已将加工物交付于乙方，该加工产品所有的风险由乙方承担。
2、乙方也以自提货物，交货地点为甲方榆垡厂区。但该批次货物要求自提应当在要货清单中注明，否则甲方默认为乙方代办运输。
3、时间要求：甲方收到乙方要货清单后，并收到乙方该批次预付款后 日交货。委托承运人运输的，以交加工物时承运人签发的戳记日期为交货日期。
五、预付款要求
乙方应于要货清单送达甲方之日，向甲方支付该批次货物 ______%预付款，该预付款在该批加工物交付时冲抵货款。
六、加工款结算办法及期限
1、甲方完成加工产品后，在乙方订货清单确定的交货日期交货前，乙方必须将该批次货物的剩余尾款全额支付甲方，甲方履行合同交货义务。
2、如乙方未按约定付清定作款项，未付清加工款的产品所有权由甲方所有。甲方可对定作物行使留置、处分等权利。
3、乙方由于其他非法定原因，未能在订货清单约定的日期支付甲方货物全款，每延迟1日支付甲方 元保管费，该保管费累计达到该批次预付款额时，该要货清单自动解除，预付款不再退还。
七、违约责任
1、乙方的违约责任
(1)中途变更加工产品品种、数量、设计、质量或包装的规格给承揽方造成损失的，应偿付甲方因此造成的损失，如果损失难以确定，则至少为____元人民币。
(2) 未按合同规定日期付款的，除应该继续付清全部加工款外，每延期一天，还应偿付甲方以延期付款总值千分之一的违约金，直至依据第七条扣完保管费为止。
(3)无故拒绝接收定作物的，应赔偿甲方因而造成的损失;错填到货地点或接货人的，或者变更交付货物地点或者接收人的，应该承担因此多支出的费用并赔偿甲方因此造成的损失。
2、甲方的违约责任
(1)违反本合同第一条和第九条规定的数量而少交的，甲方应照数补交，否则应支付乙方以少交货物价款百分之
的违约金 。
(2)包装不符合合同规定的，应重新包装，并承担因此而支付的费用 ;
(3) 甲方无故提前交付加工产品的，除非取得乙方同意，否则乙方有权拒收，产生的损失由甲方负责。
(4)因为甲方原因导致货物错发到货地点或接货人的，除按合同规定负责运到指定的到货地点或接货人外，并承担因此多付的运杂费和造成的延期交货责任。
八、争议解决方式
本合同履行过程中的任何争议，由双方协商解决，协商不成，任何一方均可向原告所在地人民法院起诉。
九、特殊性规定
因生产特殊性，乙方允许甲方在供应加工物数量上有±
%的浮动时在交付时间上有±__天的浮动。 同时鉴于加工产品的特殊性，甲方在交货时赠送乙方订货清单确定的每种规格产品 %的损耗管。
十、本合同履行过程中，双方来往的传真、信函等均视为本合同的重要组成部分，与本合同具有同等法律效力。
十一、双方需约定的其它事项：
本合同一式二份，双方各执一份，合同自双方签字盖章之日起生效。
甲方(盖章)______________乙方(盖章)：