CN201628404U - 一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器 - Google Patents

一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器 Download PDF

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Abstract

一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器，属太阳能热发电工程领域。主要由被加热工质进出口接管、保温层、被加热工质通道外壁、腔式吸热器内外壁和采光口等组成。腔式吸热器外壁与被加热工质通道外壁之间组成被加热工质通道；腔式吸热器内壁和外壁之间组成真空腔体，真空腔体内均匀设有金属翅片，且在金属翅片中心线上开有圆形小孔；在金属翅片表面及真空腔体内表面均设有吸液芯；在除采光口处的吸热器外壁表面四周均设有保温层；在被加热工质通道外壁最右端四周每隔90度布置有一个被加热工质进口接管，被加热工质出口接管位于圆柱形腔式吸热器轴向中心线上。本实用新型具有加工制造方便、热效率高、结构紧凑和运行可靠等特点。

Description

一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器
技术领域：
本实用新型的名称是一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器，属太阳能热发电工程领域。
背景技术：
太阳能碟式高温热发电技术作为太阳能三大热发电技术(槽式、塔式、碟式)之一，其光学效率高、跟踪误差低、启动损失小，光热转换效率高达85％左右，光电转换效率更是高达31.25％，居三大太阳能热发电技术之首，因而受到西方发达国家的青睐，近20多年来发展较快，单元***的容量从2kW发展到50kW。太阳能碟式热发电***主要由碟式聚光镜、吸热器和发电机三大部件组成，其中吸热器是太阳辐射能向热能转换的关键部件，其性能和热效率的改善对提高整个太阳能碟式热发电***的性能和热电转换效率具有重要的意义。
目前实际应用的吸热器多采用腔式结构，按形状可分为圆柱形、方形、球形、半球形、平顶锥形等，常见的为圆柱形和方形等；按工作原理，可分为利用聚焦太阳光直接加热工质的内绕管式吸热器和利用热管原理间接加热工质的热管式吸热器。传统的太阳能吸热器多采用内绕管式腔式吸热器，即装有被加热工质的管道均匀缠绕在吸热器的腔体内壁面上，通过直接吸收来自蝶式聚光***的太阳能，加热管道内部的工质，显然这种结构的被加热工质管道由于置于吸热器的腔体内部，其加工制造工艺复杂；同时由于太阳热辐射的特性使得被加热工质管道的壁温具有很大的不均匀性，从而影响了高温腔式吸热器的安全稳定运行；此外，传统的内绕管式腔式吸热器的保温材料直接包裹在腔体壁面上，温度高，散热损失大，从而降低了腔式吸热器的热性能。因此，有必要对现有的太阳能腔式吸热器的结构进行改进。
发明内容：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器。一方面改变传统的被加热工质管道置于吸热器腔体内部的布置方式，把被加热工质通道置于吸热器腔体外部，加工制造方便；同时保温层包裹在被加热工质通道外壁面上，温度相对较低，散热损失小；另一方面，充分利用平板型热管原理，变传统的对工质非均匀壁温加热为均匀壁温加热，在满足结构紧凑的条件下，提高高温腔式吸热器运行的安全稳定性。
为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
主要由被加热工质进口接管1、保温层2、被加热工质通道外壁3、被加热工质出口接管4、腔式吸热器外壁5、腔式吸热器内壁8和采光口9组成的一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器，其特征在于：腔式吸热器内壁8围成圆柱形腔体；腔式吸热器外壁5与被加热工质通道外壁3之间组成被加热工质通道；腔式吸热器内壁8和腔式吸热器外壁5之间组成真空腔体，且真空腔体内设有金属翅片6，在金属翅片6表面及真空腔体内表面均设有供液体工质回流的吸液芯7，从而形成类似于平板型热管的结构；在除采光口9处的吸热器外壁表面四周均设有保温层2；在被加热工质通道外壁3最右端四周每隔90度布置有一个被加热工质进口接管1，被加热工质出口接管4位于圆柱形腔式吸热器轴向中心线上。
本实用新型的的金属翅片6，是由高导热系数材料制成，具有高传热效果，并起支撑作用，且在每个金属翅片6中心线上开有圆形小孔10，连通被金属翅片6隔开的各个小真空腔体。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点：(1)本实用新型采用基于平板型热管工作原理的结构，同时由于内部的每个小真空腔体互相连通，从而变传统的对工质非均匀壁温加热为均匀壁温加热，和传统热管相比，整个装置的结构更加紧凑。(2)在腔式吸热器内壁和腔式吸热器外壁之间形成的真空腔体内部安装有金属翅片，将较大的真空腔体用多个小真空腔体代替，不仅缩短了液体工质回流的路径，提高了其轴向导热能力，强化了传热效果，还起到了支撑壁面的作用，从而加强了机械强度。(3)金属翅片表面与各个小真空腔体内表面均设有吸液芯结构，使得液体回流的毛细力大大增强，可适用于不同的腔式吸热器倾角布置方式。(4)变传统的被加热工质管道置于吸热器腔体内部的布置方式，把被加热工质通道置于吸热器腔体外部，加工制造方便。
附图说明：
图1为本实用新型结构示意图，图2为图1的A-A剖面视图。
其中：1-被加热工质进口接管；2-保温层；3-被加热工质通道外壁；4-被加热工质出口接管；5-腔式吸热器外壁；6-金属翅片；7-吸液芯；8-腔式吸热器内壁；9-采光口；10-圆形小孔。
具体实施方式：
以下结合说明书附图中的图1、图2对本实用新型具体实施进行详细说明。本实用新型主要由被加热工质进口接管1、保温层2、被加热工质通道外壁3、被加热工质出口接管4、腔式吸热器外壁5、腔式吸热器内壁8和采光口9组成。腔式吸热器内壁8围成圆柱形腔体；腔式吸热器外壁5与被加热工质通道外壁3之间组成被加热工质通道；腔式吸热器内壁8和腔式吸热器外壁5之间组成真空腔体，且真空腔体内均匀设有金属翅片6，在金属翅片6表面及各个小真空腔体内表面均设有供液体工质回流的吸液芯7，从而形成类似于平板型热管的结构；在除采光口9处的吸热器外壁表面四周均设有保温层2；在被加热工质通道外壁3最右端四周每隔90度布置有一个被加热工质进口接管1，被加热工质出口接管4位于圆柱形腔式吸热器轴向中心线上；金属翅片6，是由高导热系数材料制成，具有高传热效果，并起支撑作用，且在每个金属翅片6中心线上开有圆形小孔10，连通被金属翅片6隔开的各个小真空腔体；整个吸热器可适用于不同的倾角布置方式。
本实用新型的工作过程如下：
来自太阳能碟式聚光***的太阳辐射由采光口9进入腔式吸热器的腔体内，加热腔式吸热器内壁8，然后热量以导热的方式传给由腔式吸热器内壁8、腔式吸热器外壁5和金属翅片6组成的各个小真空腔体内，在各个小真空腔体的腔式吸热器内壁8(相当于平板型热管的蒸发端)上，小真空腔体内的液体工质(相当于平板型热管的工质)吸热汽化，汽化后的工质运动到腔式吸热器外壁5(相当于平板型热管的冷凝端)；在腔式吸热器外壁5上，气态的工质通过冷凝把热量释放给腔式吸热器外壁5外的被加热工质通道(该通道由腔式吸热器外壁5与被加热工质通道外壁3组成)中的被加热工质后凝结成液态的工质；液态的工质在小真空腔体内表面和金属翅片6表面的吸液芯7作用下，回流到腔式吸热器内壁8上，重新吸热汽化；而被加热工质通过4个被加热工质进口接管1均匀进入由腔式吸热器外壁5与被加热工质通道外壁3组成的被加热工质通道中，被加热工质以对流换热的方式吸收来自腔式吸热器外壁5的热量，达到所要求的温度后通过被加热工质出口接管4流出。

Claims (2)

1.一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器，主要由被加热工质进口接管(1)、保温层(2)、被加热工质通道外壁(3)、被加热工质出口接管(4)、腔式吸热器外壁(5)、腔式吸热器内壁(8)和采光口(9)组成；其特征在于：腔式吸热器内壁(8)围成圆柱形腔体；腔式吸热器外壁(5)与被加热工质通道外壁(3)之间组成被加热工质通道；腔式吸热器内壁(8)和腔式吸热器外壁(5)之间组成真空腔体，且真空腔体内均匀设有金属翅片(6)，在金属翅片(6)表面及真空腔体内表面均设有供液体工质回流的吸液芯(7)，从而形成类似于平板型热管的结构；在除采光口(9)处的吸热器外壁表面四周均设有保温层(2)；在被加热工质通道外壁(3)最右端四周每隔90度布置有一个被加热工质进口接管(1)，被加热工质出口接管(4)位于圆柱形腔式吸热器轴向中心线上。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形太阳能高温腔式吸热器，其特征在于：权利要求1中所述的金属翅片(6)，是由高导热系数材料制成，具有高传热效果，并起支撑作用，且在每个金属翅片(6)中心线上开有圆形小孔(10)，连通被金属翅片(6)隔开的各个小真空腔体。
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