Ứng Dụng Sản Xuất Ống Chân Không Thu Nhiệt

Ống chân không thu nhiệt là bộ phận quan trọng của máy nước nóng năng lượng mặt trời. Cấu tạo, vai trò và quy trình sản xuất của ống thu nhiệt chân không này ra sao? Cùng HCTECH tìm hiểu qua bài viết sau.

1. Cấu tạo của ống chân không thu nhiệt

Ống chân không có khả năng hấp thu nhiệt và bền bỉ với thời gian nhờ cấu tạo đặc biệt của mình. Một bộ thu nhiệt sẽ gồm các ống đơn kết nối với nhau. Từng ống thu nhiệt có cấu tạo gồm 5 lớp cơ bản:

• Lớp ống thủy tinh bên ngoài

Lớp bên ngoài của ống sử dụng vật liệu thủy tinh cao cấp. Mặt ngoài trong suốt và mặt trong được phủ lớp sơn hoặc mạ titan có tác dụng chống phản quang ngược lại.

Lớp thứ nhất này giúp ống tiếp xúc ánh nắng và truyền dẫn nhiệt dễ dàng, đồng thời hạn chế tối đa sự phản quang lại với môi trường xung quanh.

• Lớp chân không

Khoảng chân không của ống thu nhiệt giúp cách nhiệt và giữ ấm tốt nhất.

• Lớp hấp thụ nhiệt

Lớp hấp thụ nhiệt thường được sử dụng hợp kim của nhôm/ hợp kim đồng để đem lại hiệu quả hấp thụ nhiệt cao.

• Lớp truyền nhiệt

Thường được sử dụng vật liệu đồng. Lớp này có tác dụng giúp truyền nhiệt từ bên ngoài vào bên trong để làm nóng nước.

Ngoài 5 bộ phận cơ bản ở trên, một số hãng sản xuất còn trang bị thêm các thành phần khác như: lớp chống bức xạ hồng ngoại hay lớp chống bám cặn,… Nhằm tối đáp ứng nhu cầu nước nóng và sạch cho người sử dụng.

2. Nguyên lý hoạt động

Máy nước nóng loại năng lượng mặt trời sử dụng ống chân không thu nhiệt. Chúng hoạt động theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên.

Các ống này hấp thụ bức xạ mặt trời nhờ lớp hấp thụ bên ngoài rồi chuyển hóa chúng thành nhiệt năng. Lớp chân không giúp giảm thiểu tổn thất nhiệt đối lưu. Nhiệt năng thu được sẽ làm nóng nước trong ống, nước tại bình bảo ôn sẽ tăng lên. Quá trình làm nóng diễn ra liên tục cho đến khi nhiệt độ trong bình bằng nhiệt độ của nước tại thiết bị hấp thu.

3. Ứng dụng của ống chân không 

Ống chân không là loại ống được sử dụng phổ biến hiện nay cho hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời. Chúng có giá thành rẻ, độ bền cao, ít hư hỏng và dễ dàng thay thế.

Các đơn vị lắp đặt thường lựa chọn vị trí đặt ống chân không thu nhiệt phù hợp để hấp thụ nhiệt từ mặt trời tối đa: mái nhà, sân thượng… (nơi không có bóng râm). Đồng thời, người ta cũng thường chọn lắp đặt theo hướng Nam để thu được ánh sáng tốt và nhiều nhất trong ngày.

Máy nước nóng năng lượng mặt trời đang là xu hướng của tiêu dùng hiện đại, vừa tiết kiệm, an toàn lại thân thiện với môi trường. Do đó, ống chân không luôn là bộ phận quan trọng và cần thiết.

4. Quy trình sản xuất ống chân không thu nhiệt 

Quy trình sản xuất ống chân không thu nhiệt diễn ra theo 6 bước:

4.1. Chế tạo ống thủy tinh

Giai đoạn đầu tiên là lựa chọn vật liệu để sản xuất ống,với ống chân không của máy nước nóng năng lượng mặt trời thì sợi thủy tinh Borosilicate được lựa chọn. Đây là loại thủy tinh chịu sự thay đổi đột ngột nhiệt độ trong môi trường, có độ tinh khiết cao và độ bền vượt trội so với những loại thủy tinh thông thường đang có mặt trên thị trường.

Việc chọn lựa thủy tinh không thích hợp sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của ống chân không. Các bước thực hiện quy trình đầu sẽ là: (chế tạo ống trong và ống ngoài) cắt -> làm tròn đáy -> nối ống thoát khí (ống hút khí) -> tôi lửa -> kiểm tra dò

4.2. Rửa sạch

Ống chân không sẽ được rửa sạch bằng nước tinh khiết. Sau 3 lượt rửa sẽ được chuyển đến quy trình sấy khô trong lò sấy với nhiệt độ chuẩn.

4.3. Phun mạ

Phun mạ ống chân không là khâu cực kỳ quan trọng, nó sẽ tác động trực tiếp đến hiệu suất hấp thụ nhiệt độ và tuổi thọ của ống chân không. Công nghệ phun xạ Magnetron (điều khiển từ) được áp dụng.

Thông qua sự phóng điện phát sáng làm các ion + tác động bề mặt ngoài của ống trong tạo độ kết dính, tạo các phun xạ phóng ra các nguyên tử đồng thời lắng tụ thành lớp màng tại bề mặt ngoài của ống bên trong.

Thông thường ống chân không được phun 3 lớp (SS-CU-Ti-N/Al đây là công nghệ độc quyền được chuyển giao lại của công ty EDIG SOLAR- ISRAEL). Lớp trong cùng tạo nên độ bám bề mặt với công nghệ Magnetron. Hai lớp bên ngoài là lớp hấp thụ được phun xạ với công nghệ Nanomax bụi kim loại làm tăng hiệu suất hấp thụ tới 96%. Đây là điểm vượt trội của nó so với những loại ống chân không đang có mặt trên thị trường.

4.4. Hàn miệng ống

Việc hàn miệng ống trong và ngoài của ống chân không máy nước nóng năng lượng mặt trời được thực hiện ở 400 độ C. Quy trình hàn đầu ống được thực hiện đồng bộ. Chất lượng của từng loại ống chân không cùng loại không đồng đều tại 1 mức độ nào đó là do quá trình sản xuất tại một số cơ sở làm thủ công và hầu hết các sản phẩm trên thị trường được thực hiện công đoạn hàn lẻ tẻ và riêng biệt.

4.5. Thoát khí (hút chân không)

Đối với ống chân không của máy năng lượng mặt trời thì việc hút chân không ra ngoài được thực hiện ở nhiệt độ dưới 400 độ C và thời gian hút chân không là 48h. Khi ống chân không được có thời gian hút chân không quá ngắn sẽ không rút được hết khí trong ống và gây ra hiện tượng mất nhiệt đối lưu, nếu thời gian dài sẽ dẫn đến tình trạng bị nổ ống.

4.6. Dung dịch hút khí phân tán và ổn định chân không

Ống chân không của máy sử dụng dung dịch kết hợp thanh Bari có nhiệm vụ phân tán hơi nước dưới nhiệt độ cao để hình thành bề mặt khử không khí giúp nâng cao độ chân không. Sau khi quy trình này kết thúc ống được hàn kín và kiểm tra trước khi đóng gói để xuất xưởng.

Trên đây là các thông tin về cấu tạo, nguyên lý và quy trình sản xuất ống chân không thu nhiệt. Hy vọng những thông tin trong bài viết hữu ích cho bạn đọc. Theo dõi HCTECH để có thêm nhiều kiến thức thú vị khác!

Có thể bạn quan tâm:

• Ứng dụng bơm chân không trong sản xuất kính an toàn
• Những điều cần biết trong thi công hệ thống khí y tế