半球形腔式太陽能集熱裝置的製作方法

2023-05-24 15:20:21

專利名稱：半球形腔式太陽能集熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能集熱裝置，具體涉及一種碟式太陽能利用的半球形腔式中高溫集熱裝置。
背景技術：
太陽能屬於優質的可再生能源，所以太陽能熱利用技術一直受到廣泛關注，而其中的碟式太陽能集熱高溫發電研究，是當今太陽能熱利用領域較為前沿的技術。由於碟式太陽能熱發電系統的聚光比(聚光面積與集熱面積的比值)最高可達3000，同時具有兩個優點一是使得接收器的吸熱面積很小，二是使得接收器的接收溫度達800°C以上，所以碟式太陽能熱發電的最高光電轉換效率可達四.4%。因為碟式太陽能集熱器的聚焦溫度非常高，所以集熱器的設計和製造成為碟式太陽能熱發電系統中的關鍵技術之一。儘管太陽能集熱器的形式有多種，但存在的主要問題是，聚焦溫度很高但散熱損失也較大。本發明所提出的半球形腔式集熱器可以彌補這一缺陷，使得在獲取很高聚焦溫度的同時，又具有散熱損失最小的特點。

發明內容
本發明的目的在於為了減小碟式聚焦太陽能的散熱損失，提供一種半球形腔式集熱器，用於太陽能中、高溫熱利用系統。半球形腔式太陽能集熱裝置包括集熱器殼體、反射錐體、盤管、石英玻璃片以及保溫層等。集熱器殼體為半球面，球面內壁敷設盤管，集熱器殼體的平面設有圓形採光口， 採光口內嵌有的石英玻璃片將內腔封閉，半球形內腔具有真空度。在內腔圓頂中心設有反射錐體，集熱器殼體與盤管之間設有保溫層。盤管進口固定在圓形採光口邊緣，沿集熱器殼體內腔自下而上貼壁做環形纏繞排布，盤管出口固定在內腔圓頂反射錐體的旁邊。半球形腔式太陽能集熱裝置是根據太陽光聚焦後的能流分布特點設計的，在高溫熱輻射過程中，聚焦後的太陽光經過採光口(石英玻璃)進入密閉的集熱器，能量被盤管所吸收，同時設置的反射錐體將中心聚焦的輻射又反射到殼體內壁的盤管上，所以具有較高的輻射熱吸收。設置夠承受高溫的反射錐體的目的在於，通過反射輻射將聚焦的能量均勻分布在集熱腔體內壁的盤管上，對盤管中的流體進行加熱。本發明具有以下幾點有益效果(1)集熱效率高，反射錐體能夠通過反射輻射作用將聚焦的能量均勻分布在集熱腔體內壁的盤管上；( 採光口用石英玻璃片封閉，在保證能量進入集熱器的前提下，減少集熱器與外界流動換熱損失；(3)結構簡單，易於加工和拆卸，特別適用於採用太陽能對中、高溫熱源能量的獲取。


所示附圖是本發明原理以及部件結構剖面示意簡圖。
具體實施例方式以下結合附圖並透過實施例對本發明的原理結構作進一步的說明。半球形腔式太陽能集熱裝置，其結構特徵是集熱器殼體1為半球面，球面內壁敷設盤管2，集熱器殼體的平面設有圓形採光口，採光口嵌有的石英玻璃片3將內腔封閉，半球形內腔具有真空度。在內腔圓頂中心設有反射錐體4，集熱器殼體與盤管之間設有保溫層5。盤管進口固定在圓形採光口邊緣，沿集熱器殼體內腔自下而上貼壁做環形纏繞排布，盤管出口固定在內腔圓頂反射錐體的旁邊。反射錐體材料為黃銅，錐體通過螺釘固定。盤管的進口固定在圓形採光口邊緣，盤管出口固定在反射錐體旁邊。反射錐體頂角α為90° 120°範圍。本實施例反射錐體頂角α為100°，盤管中的工作介質採用導熱油，耐溫高於 400°C，粘性小，流動性強，導熱性能強。經計算以及實驗測定，反射錐體頂角α為100°，聚焦光線與錐面夾角β可小於90°。這樣反射錐體的聚焦比可達600至1800，可以保證聚焦光線經過錐體一次反射後落在盤管上，避免從採光口發射出集熱器，減少了熱量的損失， 提高了集熱器的熱性能。因為石英玻璃片具備高透射率、耐高溫的特性，本實施例石英玻璃透射率可達 95%以上，耐溫高達1200°C以上。石英玻璃片對提高集熱器吸熱性能，具有重要作用。反射錐體由黃銅棒車削加工而成，熔點接近1000°C，能夠承受聚光光線的高溫照射。結果拋光和防氧化處理反射錐體具有較高的反射率。盤管材料採用外徑IOmm紫銅管，紫銅的導熱係數為401W/m ·Κ，具備良好的導熱能力。雖然保溫層應該具備一定的厚度，但是保溫層越厚，集熱器體積過大，遮光比變大影響集熱效率，本實施例保溫層為50mm的玻璃棉。
權利要求
1.半球形腔式太陽能集熱裝置，包括集熱器殼體、反射錐體、盤管、石英玻璃片以及保溫層，其特徵是集熱器殼體(1)為半球面，球面內壁敷設盤管O)，集熱器殼體的平面設有圓形採光口，採光口內嵌有的石英玻璃片( 將內腔封閉，半球形內腔具有真空度，在內腔圓頂中心設有反射錐體G)，集熱器殼體與盤管之間設有保溫層(5)。
2.按照權利要求1所述的半球形腔式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述盤管( 進口固定在圓形採光口邊緣，沿所述集熱器殼體(1)內腔自下而上貼壁做環形纏繞排布，盤管出口固定在內腔圓頂反射錐體的旁邊。
3.按照權利要求1所述的半球形腔式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述反射錐體(4) 材料為黃銅，錐體通過螺釘固定。
4.按照權利要求1所述的半球形腔式太陽能集熱裝置，其特徵在於所述反射錐體頂角 α為90° 120°範圍。
全文摘要
本發明公開了一種半球形腔式太陽能集熱裝置，其結構為集熱器殼體為半球面，球面內壁敷設盤管，集熱器殼體的平面設有圓形採光口，採光口內嵌有的石英玻璃片將內腔封閉，半球形內腔具有真空度。在內腔圓頂中心設有反射錐體，集熱器殼體與盤管之間設有保溫層。盤管進口固定在圓形採光口邊緣，沿集熱器殼體內腔自下而上貼壁做環形纏繞排布，盤管出口固定在內腔圓頂反射錐體的旁邊。反射錐體能夠通過反射輻射作用將聚焦的能量均勻分布在集熱腔體內壁的盤管上。採光口用石英玻璃片封閉，在保證能量進入集熱器的前提下，減少集熱器與外界流動換熱損失，特別適用於採用太陽能對中、高溫熱源能量的獲取。
文檔編號F24J2/05GK102374671SQ201110358438
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者譚雨亭, 趙力, 鄭楠, 鮑軍江 申請人:天津大學