CN102927693A - 集热管可转动的太阳能集热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能集热装置，包括反光板和集热管，所述集热管置于反光板的焦线或准焦线上，或者置于反光板的焦线或准焦线附近，还包括使所述集热管转动的装置。本发明通过使集热管转动而使其均匀受热，可以避免产生热点和局部冻结，避免集热管因受热不均而导致的弯曲变形和破裂，有效地提高了太阳能集热装置的热传导效率和使用寿命。

Description

集热管可转动的太阳能集热装置
技术领域
本发明属于太阳能集热设备技术领域，具体涉及一种具有可转动集热管的太阳能集热装置。
背景技术
线性太阳能聚光器是将太阳能聚集到一条焦线或准焦线的一种装置。其中一种形式是包含由数个反光区域构成的线性抛物面聚光器，这些反光区域固定到精确追踪太阳的钢结构上。在焦线上放置吸热管，用于捕捉太阳辐射。通过在吸热管外部同心安装玻璃管，并在玻璃管和吸热管之间抽真空，构成集热管，可以提高效率。
真空区域的封闭是通过在玻璃管和不锈钢吸热管之间安装膨胀装置来实现的，用几个不锈钢环使膨胀装置一端连接玻璃管，另一端连接不锈钢管。膨胀装置可补偿不锈钢管和玻璃管之间的线膨胀的差异。为提高集热管的效率，吸热管镀太阳光选择性吸收膜层，采用硼硅玻璃管并镀减反射涂层。这样的集热管在市场上广泛存在。
为了转移集热管里的热量，用一种导热流体，通过泵使其在集热管中流通。
槽式集热器的一个回路包含两排抛物线槽式集热器，每排约300米长，并在两端连接起来。在其焦线上，放置有一列约80支集热管。相邻集热管之间通过MIG焊固定到一起，组成一条很长的通道，导热流体从里面流过。
目前使用的导热流体有水、矿物油或一种熔盐。有些熔盐和水蒸气的混合物可以用于提高太阳能发电机的工作温度，就这点而论可以提高热循环效率。这种熔盐的缺点是，它们在70-250℃的温度范围内就凝固。熔点越低的盐腐蚀性越强，成本越高，稳定性也越低。
现代槽式集热器的一大问题是辐射通量分布不均。吸热管朝向反光板的一面辐射通量高，反面则低。这样的辐射分布导致吸热管截面的温度分布不均匀，其结果是使集热管发生弯曲变形。当热的吸热管接触到冷的玻璃管，玻璃会因为热冲击而破裂。为减少这种问题，通过泵往***里送入更多的导热流体循环以提高冷却速率。
然而，在使用熔盐和水蒸气混合物的***中，一大问题是，早晨或夜晚会出现分层流模式，吸热管接收辐射少的那一面经水冷却良好，而吸热管上部接收辐射多的地方经蒸汽冷却不良。这个问题会导致极度弯曲变形，进而导致集热管破裂。
类似的问题也会发生在需要将集热管内凝固的熔盐熔化的情况。在熔化阶段冷却情况非常差，在吸热管下部，由于凝固熔盐的导热性低，这种情况将进一步加剧，形成一层很薄的温度极高的熔盐，而吸热管上部将会冻结。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能集热装置，通过转动集热管解决集热管内温度分布不均匀的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能集热装置，包括反光板和集热管，所述集热管置于反光板的焦线或准焦线上，或者置于反光板的焦线或准焦线附近，其特征在于，还包括使所述集热管转动的装置。
进一步地，使所述集热管转动的装置包括：设置于集热管两端的、配合集热管转动的活动连接件，与集热管固定连接的从动轮，带动该从动轮转动的主动轮，以及使该主动轮转动的驱动装置。所述主动轮与所述从动轮之间的传动方式为下列中的一种：链条传动、齿轮传动、皮带传动。所述驱动装置为下列中的一种：驱动电机、液压驱动装置、气缸驱动装置。所述活动连接件优选为球窝接头。
进一步地，所述集热管包括吸热管和通过膨胀装置安装在该吸热管外面的玻璃管
进一步地，所述集热管内设有嵌件。该嵌件在集热管内壁沿集热管长度方向设置，呈长条形或者是由多个短条形组成的长排，可以起到帮助导热流体混合的作用。该嵌件可以设计成多孔状的，像毛细管一样将导热液引向集热管中冷却的地方。这样的嵌件还可以用于从冻结的熔盐部分去除液态薄膜。
进一步地，所述集热管上设有滚轮装置，该滚轮装置包含若干与集热管相切接触的、随集热管一起转动的滚轮。
进一步地，所述集热管可以改变转动方向，在向顺时针方向/逆时针方向转动一定时间后，可以改向逆时针方向/顺时针方向转动，以起到提高热传导率的作用。
本发明的太阳能集热装置，可以包括一套或多套反光板，可以包括一列或多列集热管，同列中各集热管间通过焊接等形式固定连接。
本发明的太阳能集热装置，通过使集热管转动而使其均匀受热，可以避免产生热点和局部冻结，避免集热管因受热不均而导致的弯曲变形和破裂，有效地提高了太阳能集热装置的热传导效率和使用寿命，具有重要的实用意义。
附图说明
图1是实施例中太阳能集热装置的示意图。
图2是实施例中电机驱动的使集热管转动的装置示意图。
图3是实施例中通过液压装置驱动反光板转动以及电机带动链条使集热管转动的示意图。
图4是实施例中安装于集热管上的滚轮装置示意图。
图5(a)-(c)是实施例中位于集热管内的嵌件形状示意图。
图6是实施例中集热管的辐射分布示意图。
图中：1-球窝接头；2-使集热管转动的装置（部分）；3-电机；4-主动链轮；5-集热管；6-从动链轮；7-滚轮；8-液压驱动装置；9-转动中心；10-反光板；11-辐射分布；12-支撑件。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例对本发明做进一步描述。
图1所示的是本发明一个实施例的太阳能集热装置的示意图，包括一套反光板10和一列线性集热管5，在这列集热管的两端安装有配合集热管转动的活动连接件——球窝接头1，该球窝接头可从例如HYSPAN精密产品公司购得，在集热管的中间位置（可以是集热管间的连接处）安装驱动集热管转动的装置2。
在本实施例的驱动集热管转动的装置中，传动方式采用链条，如图2所示，驱动电机3带动主动链轮4转动，主动链轮4通过链条带动从动链轮6转动，从动链轮6固定连接在集热管上，将动力传给集热管5，使其绕沿长度方向的中心轴旋转，使集热管均匀受热。在本实施例中，如图3所示，反光板10通过液压驱动装置8进行驱动并围绕转动中心9转动，这样整个太阳能集热装置可以追踪太阳，使反光板10能够充分反射太阳光线。
除链条传动外，在其它实施例中，本发明也可采用齿轮、皮带等形式使主动轮带动从动轮转动。除电机驱动外，在其它实施例中，本发明也可采用液压驱动或气缸驱动的方式使主动轮转动。
为了对集热管进行支撑和定位，本发明在集热管上设置了滚轮装置，如图4所示，该滚轮装置包含若干（如3个）滚轮7，滚轮7可以采用滚珠轴承实现。图4的局部放大图（集热管截面方向视图）显示了该滚轮装置的具体结构。该滚轮装置固定连接一支撑件12，集热管与该滚轮装置连接，滚轮装置内的滚轮7与集热管相切接触，并随着集热管转动而转动，起到支撑和定位集热管的作用。
为增强热传导，可以在集热管内加入嵌件，其结构和位置如图5(a)-(c)所示。该图为集热管横向截面的示意图，如图中所示，嵌件设置在集热管内壁，沿集热管长度方向通长（在集热管的整个长度方向上）布置，但本发明不限于图示的3种结构和位置。该嵌件是沿集热管长度方向安装的，呈长条形或者是由很多个短条形组成的长排，各短条形之间有间隔，以起到帮助导热流体混合的作用。该嵌件还可以是多孔的，像毛细管一样可以将导热液引向集热管中冷却的地方。在集热管内设置嵌件嵌件还可以用于从冻结的熔盐部分去除液态薄膜，即装有嵌件的集热管通过转动使液态熔盐向集热管上方运动，其原理类似于阿基米德螺杆。
图6示意了现有技术中集热管的辐射分布11，集热管5截面的温度分布不均匀，朝向反光镜10一面的温度T2高于背向反光镜10一面的温度T1。采用本发明，通过转动集热管5，可以使温度分布不均匀的问题得以缓解。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (10)

1.一种太阳能集热装置，包括反光板和集热管，其中集热管置于反光板的焦线或准焦线上，或者置于反光板的焦线或准焦线附近，其特征在于，还包括使所述集热管转动的装置。
2.如权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，使所述集热管转动的装置包括：设于集热管两端的活动连接件，与集热管固定连接的从动轮，带动该从动轮转动的主动轮，以及使该主动轮转动的驱动装置。
3.如权利要求1或2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管上设有滚轮装置，该滚轮装置固定连接一支撑件，该滚轮装置包含若干与集热管相切接触的、随集热管一起转动的滚轮。
4.如权利要求1或2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管内设有嵌件。
5.如权利要求4所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述嵌件为多孔状。
6.如权利要求1或2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管向顺时针方向/逆时针方向转动一定时间后，改向逆时针方向/顺时针方向转动。
7.如权利要求1或2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述集热管包括吸热管和通过膨胀装置安装在该吸热管外面的玻璃管。
8.如权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述活动连接件为球窝接头。
9.如权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述主动轮与所述从动轮之间的传动方式为下列中的一种：链条传动、齿轮传动、皮带传动。
10.如权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述驱动装置为下列中的一种：驱动电机、液压驱动装置、气缸驱动装置。
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