CN102135331A - 一种槽式太阳能集热器 - Google Patents

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陶智
董苯思
张传杰
高炜
贾洲侠
闻洁
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Abstract

本发明公开了一种槽式太阳能集热器，其特征在于，包括开口环型管、吸收涂层、绝热材料和入口玻璃罩；开口环型管设有开口，环形腔体内部装有吸热工质，内表面设有吸收涂层，外表面设有绝热材料，开口处连接入口玻璃罩。本发明克服了传统真空管对于真空的苛刻要求，使得结构大为简化，制造成本显著降低；充分利用黑体腔高吸收率的特点，充分吸收聚焦后的光线，集热效率高；结构简单、维修方便、成本低等优点，克服了传统槽式***太阳能吸收器——真空集热管加工制造麻烦、费用高、技术难度大和使用寿命短等缺点。

Description

一种槽式太阳能集热器
技术领域
本发明涉及一种槽式太阳能集热器，太阳能光热利用领域具有广泛的应用。
背景技术
随着全球工业化的迅速发展，煤、石油、天然气等能源消耗量不断增长，全球性的能源危机日益严重。自从20世纪70年代产生能源危机以来，全球环境污染日趋严重，加上各个领域新型技术的迅猛发展，掀起了太阳能利用的新高潮。太阳能在能源发展中占有相当的优势：(1)储量极其丰富。太阳辐射可以源源不断地供给地球，取之不尽，用之不竭。(2)普遍性。太阳能可就地利用，有利于缓解能源供需矛盾和运输压力。(3)无污染性。太阳能作能源，没有废渣、废气、废水排出、无噪声、不产生有害物质，这在环境污染日趋严重的今天显得尤为可贵。(4)太阳能对于地球不增加热载荷。鉴于太阳能的以上优点，合理而有效地开发利用太阳能有着重大的意义。
然而，太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点也给太阳热能的收集和利用提出了很高的要求。通过一些发达国家的持续研究，目前已开发出多种形式的太阳能热发电***。按集热器类型的不同，聚光式太阳能热发电***可分为槽式***、塔式***和碟式***。槽式太阳能热发电***结构紧凑，其太阳能热辐射收集装置占地面积比塔式和碟式***的要小，而且其发电站也是目前所有太阳能热发电试验电站中功率及年效率最高的。因此，槽式太阳能发电***已具商业化规模且技术要求相对较低，是一种比较理想的发电技术。
传统的槽式太阳能的集热***所用的集热器一般是真空管，该集热管的主要结构是表面带有吸收涂层的金属管和与之同心的玻璃管，并在玻璃管与金属管夹层内抽真空。目前来说，这种结构存在着以下几个技术问题：1、金属与玻璃之间存在焊接密封性问题；2、金属管与玻璃管线膨胀量不一产生内应力的问题；3、难以保证夹层内的真空度的问题。这些技术问题决定了其高昂的生产成本和较短的使用寿命。集热器是太阳能集热***的重要部件，鉴于上面提到的传统的真空管所存在的问题，发展新型的槽式太阳能集热器已成为我国太阳能有效利用的关键技术。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种槽式太阳能集热器。
本发明的一种槽式太阳能集热器，包括开口环型管、吸收涂层、绝热材料和入口玻璃罩；
开口环型管设有开口，环形腔体内部装有吸热工质，内表面设有吸收涂层，外表面设有绝热材料，开口处连接入口玻璃罩。
开口环型管的开口位于光线经过聚光抛物面形成的线型光斑上。
开口环型管的开口的宽度大于线性光斑的宽度。
开口环型管通过支架固定连接聚光抛物面，使得开口环型管的开口正对聚光抛物面聚焦后形成的线性光斑。
本发明的优点在于：
(1)腔体壁温较均匀，热性能稳定，使用寿命长；
(2)克服了传统真空管对于真空的苛刻要求，使得结构大为简化，制造成本显著降低；
(3)充分利用黑体腔高吸收率的特点，充分吸收聚焦后的光线，集热效率高；
(4)结构简单、维修方便、成本低等优点，克服了传统槽式***太阳能吸收器——真空集热管加工制造麻烦、费用高、技术难度大和使用寿命短等缺点；
(5)广泛应用于太阳能发电***、集热***等领域，对新能源的开发和利用及保护环境具有非常重要的意义。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是本发明的工作状态示意图；
图中：
1-开口环型管；2-吸收涂层；3-绝热材料；4-入口玻璃罩；5-聚光抛物面；6-吸热工质；7-开口；8-支架
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种槽式太阳能集热器，剖面如图1所示，包括开口环型管1、吸收涂层2、绝热材料3和入口玻璃罩4。
开口环型管1设有开口7，环形腔体内部装有吸热工质6，内表面设有吸收涂层2，外表面设有绝热材料3，开口7处连接入口玻璃罩4。如图2所示，光线经过聚光抛物面5，形成线型光斑，将开口环形管1的开口7置于线型光斑上，开口7的宽度大于线性光斑的宽度。开口环型管1通过支架8固定连接聚光抛物面5，使得开口7正对聚光抛物面5聚焦后形成的线性光斑。
如图2所示，聚光抛物面5为线聚焦装置，光线经聚光抛物面5聚集后，在焦线处形成一线型光斑带，开口环形管1的槽型吸收面入口(开口7)正对该线型光斑，用于吸收聚焦后的光线，加热环腔内的吸热工质6。吸热面入口(即开口7)的宽度要大于线型光斑带的宽度，以保证聚焦后的阳光不溢出吸收范围。为了减小能量损失，在开口环形管1的外面覆盖一层绝热材料3。光线经聚光抛物面反射进入开口环形管1的空腔后，经历多次的吸收和反射，通过吸收涂层2的使用，使得能量按照内壁较高的吸收率的份额不断被开口环形管1内部的吸热工质6吸收，使得最终能离开环形管开口处的能量较小，达到黑体腔高吸收率的效果。为了减小环形腔内部空腔内空气与外面空气的对流换热，在集热管的槽型吸收面入口处(开口7)加个入口玻璃罩4。
发明充分利用黑体模型高吸收率的特点，能高效的吸收太阳能。

Claims (4)

1.一种槽式太阳能集热器，其特征在于，包括开口环型管、吸收涂层、绝热材料和入口玻璃罩；
开口环型管设有开口，环形腔体内部装有吸热工质，内表面设有吸收涂层，外表面设有绝热材料，开口处连接入口玻璃罩。
2.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能集热器，其特征在于，开口环形管的开口位于光线经过聚光抛物面形成线型光斑上。
3.根据权利要求1或2所述的一种槽式太阳能集热器，其特征在于，开口环形管的开口宽度大于线性光斑的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能集热器，其特征在于，开口环型管通过支架固定连接聚光抛物面，使得开口环形管的开口正对聚光抛物面聚焦后的线性光斑。
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