CN104654620A - 单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热*** - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，可以实现高温、大规模、低成本、高效率的太阳能采集、传热、蓄热，并适合于10-1500度的温度。本发明由采集器件、光热转换器、传热管、流体、动力装置、蓄热器组成一组太阳能采集***，采集器件的太阳能聚焦在光热转换器上，传热管与光热转换器进行连接，流体从蓄热箱内由动力装置驱动延传热管进入到光热转换器内的焦点部位后，与光热转换器进行换热，加热后的流体沿传热管进入到设置在地面的蓄热器内进行储存，当需要利用蓄热器中的热能时，将第二流体进入到蓄热器进行换热，从而实现热能的采集、传热、蓄热。
Description
技术领域
本发明涉及热能利用，特别是利用流体实现聚焦太阳能的热能吸收、储存、交换和利用。
背景技术
蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器；
在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。
蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。
发明内容
本发明的目的是提供一种单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，可以实现高温、大规模、低成本、高效率的太阳能采集、传热、蓄热，并适合于10-1500度的温度，本发明利用流体，将流体由太阳能聚焦器件进行加热，然后存储在一个蓄热器中，在利用第二流体对其进行换热，从而实现热能的采集、传热、蓄热。
本发明的另外目的是提供一种具备移动功能的蓄热器，可以将蓄热器进行移动，到一个热能的区域，然后再进行利用；实现移动蓄热。
具体发明内容如下：
单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，包括固体粒块，壳体，太阳能聚焦采集***，保温材料，流体等，其特征是：由采集器件、光热转换器、传热管、流体、动力装置、蓄热器组成一组太阳能采集***，采集器件的太阳能聚焦在光热转换器上，传热管与光热转换器进行连接，流体从蓄热箱内由动力装置驱动延传热管进入到光热转换器内的焦点部位后，与光热转换器进行换热，流体被加热，加热后的流体沿传热管进入到设置在地面的蓄热器内，并进入到蓄热器内进行储存。
蓄热器设置有一个腔室，腔室设置有进口与出口，被加热的流体进行到蓄热器后被储存在在蓄热器中，被加热的流体为第一流体。
当蓄热器腔室被充满后，蓄热器可以在当地蓄热或被移动到需要利用热能的地区。
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于第一流体的温度的第二流体进入到蓄热器进行换热，实现热能的利用，或者将第一流体从蓄热器中导入到换热器中与第二流体进行换热，实现热能的利用。
多组太阳能采集***共同与一个蓄热器进行连接，将多个采集***采集的热能进行集成应用，实现大规模大功率的应用。
所述的蓄热器设置有多个子室，每个子室与一个太阳能采集***进行连接，多组太阳能采集***的第一流体进入到不同的子室内进行热能存储，从而将多组太阳能采集***的热能输送到蓄热器内。
蓄热器在本地或者被移动到设定的区域后进行放热，第二流体分别或者同时进入到蓄热器的不同子室，与子室内进行换热，实现热能的应用；应用***包括发电机组、电动机组、供暖或制冷机组、化学电池的一种或多种。
在腔室的第二流体与第一流体，通过管道进行换热；在腔室内或每一个子室内部的还设置有多个管道，管道的进口与出口与腔室的进口与的出口相互连通，使得第二流体可以在管道内流动；管道设置在腔室或子室内，第一流体设置在管道外部、腔室的内部，第一流体通过管道与第二流体进行换热。
所述的管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片的管道；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有凹凸结构的管道；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。
太阳能采集器件采用碟式、槽式、塔式中的一种或多种。
第一流体或第二流体为下列一种或多种：熔融盐、液体（含水或导热油）、气体（含空气）、液态金属、等离子态、超临界体。
所述的液态金属为下列一种或者多种或其化合物：汞,铯,镓,铷,钾,钠,铟,锂,锡,铋,铊,镉,铅,锌,锑,镁,铝。
还设置有控制***，实现对***的控制；包括传感器、电磁阀、软件、计算机组成一个控制***，实现其工作的控制。
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：
1、 本发明利用流体实现高温的太阳能聚焦采集和利用，实现10-1500度的热能储存，安全可靠；
2、 本发明可以实现移动蓄热，将蓄热器移动到需要的地方实现热能的采集及利用。
3、本发明可以应用于太阳能以及太阳能互补的地热、生物质等多种应用。
附图说明
图1是单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***示意图。
图2是移动单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***示意图。
图中标号含义：
1：蓄热器第二流体进口，2：蓄热器第二流体出口，3：蓄热器，4：第一流体，5：太阳能采集器件 6：第一流体出口，7：第一流体进口，8：管道，9：运输设备；10：蓄热箱，11：传热管，12：动力装置，13：光热转换器。
具体实施方式
实施例1、一种单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***
图1所示的一种单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，由采集器件5、光热转换器13、传热管11、流体、动力装置12、蓄热器10组成一组太阳能采集***；采集器件5的太阳能聚焦在光热转换器13上，传热管11与光热转换器13进行连接，流体从蓄热箱内10由动力装置12驱动延传热管11进入到光热转换器13内的焦点部位后，与光热转换器13进行换热，流体被加热，加热后的流体沿传热管11进入到设置在地面的蓄热器内3，进入到蓄热器5内进行储存。
蓄热器3设置有一个腔室，腔室设置有进口与出口，被加热的流体进行到蓄热器后被储存在在蓄热器中。
当腔室被充满后，蓄热器可以在当地蓄热或被移动到需要利用热能的地区。
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于第一流体的温度的第二流体进入到蓄热器进行换热，蓄热器内设置有连接蓄热器进口1与出口2的管道8，第二流体从蓄热器进口进入到内容，通过管道与蓄热器内的第一流体进行换热，实现热能的利用，或者将第一流体从蓄热器中到入到其他换热器中与第二流体进行换热，实现热能的利用。
本实施例中：第一流体为空气，由太阳能碟式采集***采集温度为900度，然后将其放置到的不锈钢密闭焊接的蓄热器3中，管道也是采用碳化硅所制成的管道，第二流体水，直接产生高温高压的饱和蒸汽水，供给发电***实现高温的蓄热发电。
实施例2、移动单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***
图2是移动单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，由采集器件5、光热转换器13、传热管11、流体、动力装置12、蓄热器10组成一组太阳能采集***；采集器件5的太阳能聚焦在光热转换器13上，传热管11与光热转换器13进行连接，流体从蓄热箱内10由动力装置12驱动延传热管11进入到光热转换器13内的焦点部位后，与光热转换器13进行换热，流体被加热，加热后的流体沿传热管11进入到设置在地面的蓄热器内3进行热能的储存。
蓄热器3设置有一个腔室，腔室设置有进口与出口，被加热的流体进行到蓄热器后被储存在在蓄热器中；蓄热器设置在一个车运输车上，可以将蓄热器方便的运送倒所需要的区域内。
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于第一流体的温度的第二流体进入到蓄热器进行换热，蓄热器内设置有连接蓄热器进口1与出口2的管道8，第二流体从蓄热器进口进入到内容，通过管道与蓄热器内的第一流体进行换热，实现热能的利用，或者将第一流体从蓄热器中到入到其他换热器中与第二流体进行换热，实现热能的利用。
本实施例中：第一流体为液态金属镓97%及锗3%的混合物，工作温度范围 0oC ‐ 2000oC，由太阳能碟式采集***采集温度为1200度，然后将其放置到碳化硅的容器3中，管道也是采用碳化硅所制成的管道，第二流体采用水，直接产生高温高压的饱和蒸汽水，供给发电***实现高温的蓄热发电。 本发明将容器固定在一个10吨的汽车上，可以加热装置为钢厂的余热，第一流体为导热油，导热油被加热后进入到容器内，被运输车运送到一个建筑区域，将建筑供暖的热水作为第二流体，直接与蓄热车上的导热油通过管道8进行换热，实现利用余热来为建筑供暖。
根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。
Claims (10)
1.单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，包括固体粒块，壳体，太阳能聚焦采集***，保温材料，流体等，其特征是：由采集器件、光热转换器、传热管、流体、动力装置、蓄热器组成一组太阳能采集***，采集器件的太阳能聚焦在光热转换器上，传热管与光热转换器进行连接，流体从蓄热箱内由动力装置驱动延传热管进入到光热转换器内的焦点部位后，与光热转换器进行换热，流体被加热，加热后的流体沿传热管进入到设置在地面的蓄热器内，并进入到蓄热器内进行储存；
蓄热器设置有一个腔室，腔室设置有进口与出口，被加热的流体进行到蓄热器后被储存在在蓄热器中，被加热的流体为第一流体；
当蓄热器腔室被充满后，蓄热器可以在当地蓄热或被移动到需要利用热能的地区；
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于第一流体的温度的第二流体进入到蓄热器进行换热，实现热能的利用，或者将第一流体从蓄热器中导入到换热器中与第二流体进行换热，实现热能的利用。
2.根据权利要求1所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：多组太阳能采集***共同与一个蓄热器进行连接，将多个采集***采集的热能进行集成应用，实现大规模大功率的应用。
3.根据权利要求2所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：所述的蓄热器腔室设置有多个子室，每个子室与一个太阳能采集***进行连接，多组太阳能采集***的第一流体进入到不同的子室内进行热能存储，从而将多组太阳能采集***的热能输送到蓄热器内。
4.根据权利要求3所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：蓄热器在本地或者被移动到设定的区域后进行放热，第二流体分别或者同时进入到蓄热器的不同子室，与子室内进行换热，实现热能的应用；应用***包括发电机组、电动机组、供暖或制冷机组、化学电池的一种或多种。
5.根据权利要求1或3所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：在腔室的第二流体与第一流体，通过管道进行换热，在腔室内或每一个子室内部的还设置有多个管道，管道的进口与出口与腔室的进口与的出口相互连通，使得第二流体可以在管道内流动；管道设置在腔室或子室内，第一流体设置在管道外部、腔室的内部，第一流体通过管道与第二流体进行换热。
6.根据权利要求5所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：所述的管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片的管道；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有凹凸结构的管道；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。
7.根据权利要求1所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：太阳能采集器件采用碟式、槽式、塔式中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：第一流体或第二流体为下列一种或多种：熔融盐、液体、气体、液态金属、等离子态、超临界体。
9.根据权利要求8所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：所述的液态金属为下列一种或者多种或其化合物：汞,铯,镓,铷,钾,钠,铟,锂,锡,铋,铊,镉,铅,锌,锑,镁,铝。
10.根据权利要求1所述的单腔流体聚焦太阳能光热加热传热蓄热***，其特征是：还设置有控制***，实现对***的控制；包括传感器、电磁阀、软件、计算机组成一个控制***，实现其工作的控制。
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