Vakuuma caurules

Vakuuma caurules absorbē saules enerģiju, pārveidojot to siltumā karstā ūdens sagatavošanai un apkurei.

Ir vairāku veidu vakuuma caurules, ko izmanto saules enerģijas izmantošanai.

Apricus saviem kolektoriem izmanto visbiežāk sastopamo (dubultā stikla caurules) tehnoloģiju. Šāda veida caurules izvēlas to uzticamības, veiktspējas un zemāku ražošanas izmaksu dēļ.


Katra vakuuma caurule sastāv no divām stikla caurulēm,kas izgatavotas no ļoti izturīga borsilikātu stikla. Ārējā caurule ir caurspīdīga, tā ļauj gaismas stariem iziet cauri ar minimālu atstarošanos. Iekšējā caurule ir pārklāta ar speciālu selektīvo pārklājumu (Al-N/Al), kurš nodrošina lielisku saules radiācijas absorbciju un minimālu atstarošanas spēju. Augšpusē abas caurules ir sakausētas, un gaiss, kas atrodas telpā starp abām stikla caurulēm, tiek izsūknēts, vienlaikus pakļaujot cauruli augstas temperatūras iedarbībai. Šī gaisa "evakuācija" rada vakuumu, kas ir svarīgs faktors vakuuma caurules veiktspējas nodrošināšanai.

 

Zināms, ka vakuums ir lielisks izolators. Tas ir ļoti svarīgi, jo pēc tam, kad vakuuma caurule absorbē starojumu no saules, un pārvērš to siltumā, ir svarīgi nodrošināt tā saglabāšanu. Vakuums to palīdz sasniegt: termoizolācijas īpašības ir tik labas, ka, lai gan caurules iekšpusē temperatūra var sasniegt 150oC, ārējā caurule paliek nemainīgā temperatūrā.

 

Tas nozīmē, ka vakuuma caurule ir spējīga darboties pat aukstā laikā, kad plakanie kolektori darbojas neefektīvi lielo siltuma zudumu dēļ.

 

Lai uzturētu vakuumu starp diviem stikla slāņiem, izmanto uz vakuuma caurules apakšdaļas uzklātu bārija slāni, kas sekmē vakuuma uzturēšanu, līdzīgi kā CRT TV kineskopos. Evakuētās caurules ražošanas laikā, to pakļaujot augstas temperatūras iedarbībai, evakuētās caurules lejasdaļā tiek pārklātas ar tīra bārija slāni. Tas aktīvi absorbē CO, CO2, N2, O2, H2O un H2, kas var rasties ekspluatācijas laikā, tādējādi palīdzot uzturēt vakuumu. Bārija slānis kalpo arī kā skaidrs vizuālais indikators vakuuma statusam. Sudrabainais bārija slānis kļūs balts, ja caurulē vairs nav vakuums. Tas palīdz viegli noteikt, vai caurule ir darbam piemērotā stāvoklī. 

 

Vakuuma caurules pamatspecifikācija: 

Nominālais Garums
1500mm /1800mm
Ārējās caurules diametrs58mm
Iekšējās caurules diametrs47mm
Stikla biezums
1.6mm
Termiskā izplešanās3.3x10-6 oC
MateriālsBorsilikāta stikls 3,3
Absorbējošais pārklājumsAl-N/Al
Absorbēšanas spēja>92% (AM1.5)
Atstarošanas spēja<8% (80oC)
Vakuums
P<5x10-3 Pa
Piesātinājuma temperatūra>200oC
siltuma zudumi<0.8W/ ( m2oC )
Maksimālā izturība0.8MPa


Siltuma caurules varētu likties, kā pilnīgi jauna tehnoloģija, bet faktiski tā tiek izmantota ikdienā: portatīvajos datoros bieži izmanto mazas siltuma caurules, lai nodrošinātu siltuma aizvadi no mikroprocesora; arī sadzīves gaisa kondicionētājos parasti tās tiek izmanto siltuma aizvadīšanai.

Siltumapmaiņas cauruļu darbības princips faktiski ir ļoti vienkāršs:

 

Struktūra un darbības princips

Siltumapmaiņas caurule ir doba, ar no iekšpuses izsūknētu gaisu, līdzīgi kā vakuuma caurulē. Šajā gadījumā mērķis nav radīt izolācijas slāni, bet gan iespēju mainīt iekšā esošā šķidruma stāvokli. Siltuma caurules iekšienē ir neliels daudzums attīrīta ūdens ar īpašām piedevām. Jūras līmenī ūdens vārīties pie 100oC, bet, uzkāpjot kalna virsotnē, tā vārīšanās temperatūra jau būtu mazāka par 100oC, kas ir saistīts ar atšķirību gaisa spiedienam.
Pamatojoties uz šo principu, iztukšojot siltumapmaiņas cauruli, mēs varam panākt to pašu rezultātu - ūdens vārīšanos zemākā temperatūrā samazināta gaisa spiediena apstākļos. Siltuma caurules, ko izmanto Apricus saules kolektoros. vārīšanās temperatūra ir tikai 30oC. Tātad, ja siltumapmaiņas caurules karsē virs 30oC, ūdens iztvaiko. Tvaiks strauji paceļas, transportējot siltumu. Zaudējot siltumu pie augšdaļā novietotā kondensatora, tvaiks pārvēršas šķidrā stāvoklī, atgriežoties siltuma caurules apakšā, un tā šis process atkārtojas.
Istabas temperatūrā ūdens pieņem nelielas lodes formu, līdzīgi kā dzīvsudrabs, kad to istabas temperatūrā izlej uz līdzenas virsmas.
Ja siltuma caurules pakrata, iekšā dzirdams metālisks troksnis. Lai gan tas ir tikai ūdens, tas izklausās kā grabošs metāls.

Šis paskaidrojums vienkārši paskaidro siltummaiņas caurules principu. Doba vara caurule ar mazliet ūdens iekšpusē, un izsūknēts gaiss! Vienkārši, bet, lai sasniegtu šo rezultātu, ir vajadzīgas vairāk nekā 20 ražošanas procedūras ar stingru kvalitātes kontroli.