一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器的製作方法
2023-04-27 21:16:51
專利名稱：一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能高溫吸熱/蓄熱器，屬於太陽能高溫熱發電領域。
背景技術：
太陽能是地球永恆的能源。其資源豐富，總量相當於目前人類所利用的能源的一萬多倍，既可免費使用，又無需運輸，對環境無任何汙染，屬於環保能源。開發太陽能又能很好的緩解目前地球面臨的能源危機。而太陽能熱發電又是最有前景的太陽能利用方式。太陽能熱發電主要有槽式、塔式、和碟式。其工作原理都是由聚光器收集太陽能反射到吸熱器，加熱循環工質，再加熱水蒸氣，驅動氣輪熱機發電，或直接加熱空氣，驅動斯特林機發電。傳統的太陽能熱發電系統中槽式和塔式分別有蓄熱裝置(碟式受結構限制沒有蓄熱系統)，以保證陰天或夜間系統正常運行。但是傳統的太陽能高溫熱發電系統中蓄熱器與吸熱器相對獨立，吸熱器中只加熱循環工質，這就使熱能由循環工質從吸熱器傳到蓄熱介質，再由蓄熱介質傳給加熱工質，再驅動熱機發電。所以，傳統的蓄熱器與吸熱器使換熱過程增加，熱量損失增加，系統效率降低；蓄熱器與吸熱器相對獨立，增加了設備和管路，成本增加，經濟性下降；整個系統複雜化，增加維護費用。
提高效率，降低成本是目前太陽能高溫熱發電技術的關鍵和難點，而吸熱器和蓄熱器在整套系統的作用至關重要，投資也佔很大比例。因此，改進吸熱器和蓄熱器的性能和降低成本，就成為降低太陽能高溫熱發電技術成本和提高效率的關鍵。而簡化結構，減少換熱次數是改進吸熱器和蓄熱器的性能和降低成本一種直接有效的方法。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有太陽能高溫熱發電系統中吸熱器和蓄熱器相對獨立，換熱次數多的缺點，提出一種結構簡單、只有一次換熱、熱量損失小、效率高、成本低的吸熱器和蓄熱器為一體的雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器。
本實用新型的太陽能高溫吸熱/蓄熱器的特點在於蓄熱工質和換熱器同置於吸熱/蓄熱器內，結構簡單，降低成本；蓄熱工質和循環工質之間直接一次換熱，熱損失減小，提高效率；蓄熱工質起緩衝作用。本實用新型的具體方案見附圖1，2，3包括腔體、換熱器、吸熱面5和換熱器內的循環工質，還包括蓄熱工質1；蓄熱工質1和換熱器同置於腔體內，換熱器和腔體間充滿蓄熱工質1；蓄熱工質1從吸熱面5獲取熱量，儲存能量，同時將一部分熱量傳給循環工質。
所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，其中的換熱器為單螺旋或雙螺旋的金屬盤管2，或為加肋熱管換熱器3，或為U型換熱器4。
所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，其中的蓄熱工質1採用熔點在400℃以上的高溫相變的熔鹽。
所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，其中的循環工質採用空氣、氫氣、氦氣、水蒸氣中的任一種，或為水。
所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，吸熱/蓄熱器腔體為圓臺或錐形，其端面為塗有高溫吸熱塗層的吸熱面5，或為側面塗有高溫吸熱塗層的外部受光的圓柱形。
本實用新型的雙工質吸熱/蓄熱器中的蓄熱工質1起了緩衝作用。如果有雲短時罩住太陽，此吸熱/蓄熱器還可由蓄熱介質1加熱循環介質，從而保證了系統的正常工作；將換熱器置於蓄熱工質1中，蓄熱工質和加熱工質間只有一次換熱，減少了熱損失，提高了換熱效率；將蓄熱器和吸熱器融為一體，結構簡單，不僅減少了佔用空間，而且提高了經濟性；
圖1圓臺吸熱/蓄熱器剖面圖；圖2圓柱形吸熱/蓄熱器剖面圖；圖3圓錐形吸熱/蓄熱器剖面圖；其中，1、蓄熱工質，2、盤管換熱器，3、加肋熱管換熱器，4、U型管換熱器，5、吸熱面，6、入射光線，7、循環工質入口，8、循環工質出口，9、肋片。
具體實施方式
以下結合附圖列舉本實用新型的三個實施例實施例一本實施例參見附圖1，圖1為吸熱/蓄熱器外形為圓臺形，換熱器2為螺旋布置的盤管換熱器的示意圖。圓臺形符合聚光器光斑能量密度分布，能高效率的吸收得到的熱量；換熱器2螺旋布置增加管子長度，增大換熱面積，提高換熱效率。吸熱/蓄熱器由塗有高質量吸熱塗層的吸熱面5吸收入射光線6的熱量，傳給蓄熱工質1，蓄熱工質1由固態變為液態，相變蓄熱；其中蓄熱工質1為熔點在400℃以上的高溫相變的熔鹽。同時蓄熱工質1加熱從入口7流入的循環工質，循環工質為高壓空氣，加熱後的循環工質從出口8流出。當有雲短時遮住太陽時，蓄熱工質1由液態轉變為固態釋放熱量，加熱循環工質，保證系統的正常工作。
實施例二本實施例參見附圖2，圖2為吸熱/蓄熱器外形為圓柱形，換熱器3為加肋片9的熱管的示意圖。圓柱形工藝簡單，節約成本；換熱器加肋片時增大換熱面積，提高換熱效率。吸熱/蓄熱器由塗有高質量吸熱塗層的吸熱面5吸收入射光線6的熱量，傳給蓄熱工質1，蓄熱工質1由固態變為液態，相交蓄熱；其中蓄熱工質1為熔點在400℃以上的高溫相變的熔鹽。同時蓄熱工質1加熱從入口7流入的循環工質，循環工質為高壓氫氣，加熱後的循環工質從出口8流出。當有雲短時遮住太陽時，蓄熱工質1由液態轉變為固態釋放熱量，加熱循環工質，保證系統的正常工作。
實施例三本實施例參見附圖3，圖3為吸熱/蓄熱器外形為圓錐形，換熱器4為U型管的示意圖。圓錐形與聚光器光斑能量密度分布相近，而且工藝簡單，節約成本；換熱器為U型管，製作方便，工藝簡單，節約成本。吸熱/蓄熱器由塗有高質量吸熱塗層的吸熱面5吸收入射光線6的熱量，傳給蓄熱工質1，蓄熱工質1由固態變為液態，相變蓄熱；其中蓄熱工質1為熔點在400℃以上的高溫相變的熔鹽。同時蓄熱工質1加熱從入口7流入的循環工質，循環工質為高壓水蒸氣，加熱後的循環工質從出口8流出。當有雲短時遮住太陽時，蓄熱工質1由液態轉變為固態釋放熱量，加熱循環工質，保證系統的正常工作。
在具體應用時，圓臺式吸熱/蓄熱器也可採用加肋熱管的換熱器或U型管換熱器配合使用；圓柱式吸熱/蓄熱器也可採用或U型管換熱器配合使用；同樣，圓錐式吸熱/蓄熱器也可採用加肋熱管的換熱器或螺旋管換熱器配合使用；三種形狀的吸熱/蓄熱器還可以與其他形式的換熱器配合使用，不局限於以上三種形式的換熱器。
權利要求1.一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，包括腔體、換熱器、吸熱面(5)和換熱器內的循環工質，其特徵在於還包括蓄熱工質(1)；蓄熱工質(1)和換熱器都置於腔體內，換熱器和腔體間充滿蓄熱工質(1)；蓄熱工質(1)從吸熱面(5)獲取熱量，儲存能量，同時將一部分熱量傳給循環工質。
2.根據權利要求1所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，其特徵在於所述的換熱器為單螺旋或雙螺旋的盤管換熱器(2)，或為加肋熱管換熱器(3)，或為U型管換熱器(4)。
3.根據權利要求1所述的一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器，其特徵在於吸熱/蓄熱器腔體為圓臺或錐形，其端面為塗有高溫吸熱塗層的吸熱面(5)；或為側面塗有高溫吸熱塗層的外部受光的圓柱形。
專利摘要一種雙工質太陽能高溫吸熱/蓄熱器屬於太陽能高溫熱發電領域。它包括腔體、換熱器、吸熱面和換熱器內的循環工質，其特徵在於還包括蓄熱工質；蓄熱工質和換熱器同置於殼體內，換熱器和殼體間充滿蓄熱工質；蓄熱工質從吸熱面獲取熱量，儲存能量，同時將一部分熱量傳給循環工質。換熱器為單螺旋或雙螺旋的金屬盤管，或為加肋熱管換熱器，或為U型換熱器。蓄熱工質採用高溫相變的熔鹽。循環工質採用空氣等氣體工質，或水。吸熱/蓄熱器為圓臺或錐形，端面為塗有高溫吸熱塗層的吸熱面，或為側面塗有高溫吸熱塗層的外部受光的圓柱形。本實用新型結構簡單，可降低成本，熱損失小，熱效率得到提高。
文檔編號H02N6/00GK2851982SQ20052014263
公開日2006年12月27日 申請日期2005年12月6日 優先權日2005年12月6日
發明者馬重芳, 吳玉庭, 張麗娜 申請人:北京工業大學