CN2758657Y - 腔式太阳能接收器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种腔式太阳能接收器，属于太阳能热利用技术领域。该接收器包括外壳、装在外壳一端密封的透明窗口、支撑在外壳中的吸热蓄热内胆、工作流体出口管和进口管。所述透明窗口呈内凹状，所述吸热蓄热内胆含有内、外两个腔体。所述内腔体临近窗口，其临窗表面涂覆太阳能选择性吸收涂层，所述内腔体中充有增大热交换面积的传热材料。所述外腔体紧贴内腔体，其中充填高热容量蓄热物质。本实用新型集吸热和蓄热于一体，能迅速产生高温高压蒸汽或气体，具有热交换充分、反应灵敏、热散失小、热效率高、操作性强等特点。

Description

腔式太阳能接收器
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能接收器，特别是一种适合太阳能塔式热发电试验装置使用的腔式太阳能接收器，属于太阳能热利用技术领域。
背景技术
太阳能是取之不尽用之不竭的可再生能源，在能源形势如此严峻的今天，开发利用太阳能是实现能源供应多元化和保证能源供应安全的重要途径之一。
在诸多的太阳能利用中，塔式热发电装置无疑是具有巨大竞争力的技术装置，发达国家的试验研究证明太阳能热发电是能适应于大规模工业化应用的有效途径，因此大力发展太阳能热发电不仅可以为我们提供很好的清洁能源，也能开拓一个新兴产业群的发展，并完全有可能给我国紧张的能源问题带来革命性的解决方案。它的基本原理是利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到置于高塔顶部的太阳接收器上，加热工质产生过热蒸汽，或直接加热集热器中的水产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。
高温太阳能接收器是塔式热发电***的核心部件。国***绕这项技术进行了若干研究，主要集中在西班牙、以色列、美国等国家，国内在这方面基本是空白。本申请人此前曾经申请过“太阳能高温真空吸热蓄热装置”专利，在高温集热装置方面提出了具有一定创新性的方案，主要思想是利用螺旋体金属管与位于螺旋体外或内的密闭金属腔体构成内胆，所述内胆与外罩之间形成真空夹层，内胆中充填高热容量蓄热物质的技术方案，并形成真空管或真空腔式两种结构。仔细分析该技术，其中的真空管式结构由于外周全部处于透明状态，热损失无疑比一面开口的腔式技术方案大得多；而对于真空腔式结构，水在螺旋体管内流动时，水流量相对较大，换热时间较长，反应比较迟缓，具有一定的缺陷。
实用新型内容
针对上述状况，本实用新型的目的在于，提出一种腔式太阳能接收器，该装置应当具有热损失小、反应灵敏等优点，并同时保持有吸热蓄热功能。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：一种腔式太阳能接收器，包括外壳、装在外壳一端密封的透明窗口、支撑在外壳中的吸热蓄热内胆、工作流体出口管和进口管。所述透明窗口呈内凹状，所述吸热蓄热内胆含有内、外两个腔体。所述内腔体临近窗口，其临窗表面涂覆太阳能选择性吸收涂层，所述内腔体中充有增大热交换面积的传热材料。所述外腔体紧贴内腔体，其中充填高热容量蓄热物质。
本实用新型的进一步改进是，所述进口管为位于内腔体一端环管，所述环管上开有供流体流向内腔体的小孔，所述内腔体的另一端连接有工作流体出口管。
这样，由于整个接收器具有内凹的结构特征，所吸收的热量全部集中于凹腔内，热散失减少；同时由于临近窗口的腔体内充有大量传热材料，因此可以有充分的热交换面积，保证由进口环管上的小孔流出的工作流体得到充分迅速的热交换，迅速形成蒸汽或高温气体，由出口管流出。由此可见，本实用新型兼有吸热蓄热功能，与现有技术相比，热损失小，效率提高，实用性更强。
附图说明
下面结合附图和典型实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实施例的腔式太阳能接收器结构示意如图1所示，主要由碗形外壳1、绝热保温材料层13、装在外壳一端密封的透明碗形窗口10、支撑在外壳1中的吸热蓄热内胆组成。吸热蓄热内胆含有内、外两个腔体12、2，其中内腔体12临近窗口10，其临近窗口的表面涂覆太阳能选择性吸收涂层(例如Pyromark 2500等)，其中充有增大热交换面积的球状导热材料(块状、针状、柱状等其他形状也可)。外腔体2紧贴着内腔体12，其外表面向着外壳1内表面，该腔体2内充填高热容量蓄热物质9(如人工制造的氧化铝球等)。
内腔体12的前端与工作流体的进口环管4连接，环管4一侧开有若干供流体流出的小孔，内腔体12后端的中间位置连接有工作流体出口管5。整个窗口10通过其前端外沿密封元件安装在外壳1的开孔中，透明窗口10与靠近该窗口的内腔体12之间抽成真空3。壳1的内表面与正对着外壳内表面的外腔体2之间也抽成真空3’。工作流体出口管4和进口管5的管路中分别安装有控制流量的单向阀6和7。
为了进一步增大表面吸热面积，靠近窗口的内腔体12外表面经加工形成均匀的微小凹凸体。为了防止辐射损失，外壳1的内表面安装有反射红外辐射的镜面11。当然透明窗口1也可制成圆柱状或球冠状。常用的工作流体为水。
工作时，全部定日镜将太阳热辐射同时反射到置于高塔顶部的太阳接收器上，聚光比高达500以上，太阳光辐射能量首先照射到窗口玻璃10，并透射到内腔体12的内表面，由于该表面涂覆的太阳选择性吸收涂层具有吸收率高、辐射率低的特性，因此可以有效吸收热量，并传导给其中的球状材料2’，从环形进口管4小孔流出的水流经换热面积充分的球体材料2’表面，迅速汽化，再由出口管5流出，供应给蒸汽发电等设施。
当吸收的热量多余时，紧贴在内腔体12外的外腔体2内的高热容量物质9可以进一步蓄积热量。而且，由于外壳1的内表面安装有反射红外辐射的镜面11，可以使得热辐射损失下降。
归纳起来，本实施例的腔式太阳能接收器具有以下特点：
(1)整体结构对称性好。
(2)整个接收器具有内凹的结构特征，吸收的所有热量全部集中于凹腔内，热散失减少。
(3)透明窗口10整体只通过前端的外沿固定，内腔部分保持自由，所以由于内部高温带来的膨胀问题等不会造成缺陷。
(4)热交换面积大，保证经由进口环管上的若干小孔流出的工作流体可以得到充分的热交换，迅速产生蒸汽或高温气体。
总之，本实用新型的腔式太阳能接收器集吸热、蓄热功能于一体，具有操作性强，效率高等优点，特别适合太阳能聚光热发电等高温利用装置，对于推动太阳能的热利用将起到积极的促进作用。

Claims (9)

1、一种腔式太阳能接收器，包括外壳、装在外壳一端密封的透明窗口、支撑在外壳中的吸热蓄热内胆、工作流体出口管和进口管，其特征在于：所述透明窗口呈内凹状，所述吸热蓄热内胆含有内、外两个腔体；所述内腔体临近窗口，其临窗表面涂覆太阳能选择性吸收涂层，所述内腔体中充有增大热交换面积的传热材料；所述外腔体紧贴内腔体，其中充填高热容量蓄热物质。
2、如权利要求1所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述进口管为位于内腔体一端环管，所述环管上开有供流体流向内腔体的小孔，所述内腔体的另一端连接有工作流体出口管。
3、如权利要求1或2所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述透明窗口的前端外沿通过密封元件安装在外壳的开孔中。
4、如权利要求3所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述透明窗口为圆柱内凹、圆锥内凹或球冠内凹状。
5、如权利要求4所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述外壳内安装有绝热保温材料层。
6、如权利要求5所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述透明窗口与靠近窗口的内腔体之间抽成真空；所述外壳内表面与正对着外壳内表面的外腔体之间抽成真空。
7、如权利要求6所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述工作流体出口管和进口管的管路中分别安装有控制流量的单向阀。
8、如权利要求7所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述内腔体内表面经制有均匀的微小凹凸体。
9、如权利要求8所述的腔式太阳能接收器，其特征在于：所述说外壳的内表面安装有反射红外辐射的镜面。
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