圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的製作方法

2023-10-23 19:42:02 2

專利名稱：圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能吸熱器，具體涉及一種圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器，屬於太陽能熱利用技術領域。
背景技術：
太陽能熱發電平均效率為15%左右。導致太陽能熱發電平均效率低的一個因素就是腔體式太陽能吸熱器的光學損失大。因此提高腔體式太陽能吸熱器的光學效率是提高太陽能熱發電效率的途徑之一。圓柱形腔體式太陽能吸熱器和平頂錐形腔體式太陽能吸熱器的吸熱體一般由金屬管盤繞而成圓柱形或平頂錐形換熱面，吸熱體的金屬管內部走換熱流體，金屬管外壁面靠近吸熱器腔體內部側吸收高匯聚太陽能輻射熱流，金屬管外壁面遠離吸熱器腔體側敷以保溫層進行隔熱以減少換熱損失。然而，圓柱形腔體式太陽能吸熱器和平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管在盤繞過程中很難布滿整個底面，存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題，死角面積約佔底面面積的10% ;如文獻M. Prakash, S. B. Kedare, J. K. Nayak, Investigations on heat losses from a solar cavity receiver. Solar Energy,200983 157-170所示的圓柱形腔體式太陽能吸熱器及文獻中國專利200410000650. 2所示的平頂錐形腔體式太陽能吸熱器就存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題。吸熱器底面處無金屬管盤繞的死角越大，光學損失也就越大。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有的圓柱形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管難於布滿整個底面，存在吸熱器吸收太陽能輻射熱流死角的問題，進而提供一種圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器。本發明的技術方案是圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器包括礦渣棉保溫層、 吸熱器殼體、吸熱器側面部分盤管、工作介質出口管、工作介質進口管和吸熱器底面圓錐形段盤管，吸熱器殼體的內腔為圓柱與圓錐複合腔體，吸熱器殼體為下敞口式殼體，吸熱器殼體的下部為圓柱形殼體，吸熱器殼體的上部為圓錐形殼體，所述吸熱器側面部分盤管纏繞在圓柱形殼體內壁上，所述吸熱器底面圓錐形段盤管纏繞在圓錐形殼體內壁上，吸熱器側面部分盤管的進口端與吸熱器底面圓錐形段盤管的出口端連通，所述吸熱器殼體的外表面上設置有礦渣棉保溫層，所述工作介質出口管穿設在礦渣棉保溫層內，且工作介質出口管與吸熱器側面部分盤管的出口端連通，所述工作介質進口管穿設在礦渣棉保溫層內，且工作介質進口管與吸熱器底面圓錐形段盤管的進口端連通。本發明與現有技術相比具有以下有益效果本發明的吸熱器殼體的底面呈正圓錐型結構，腔體式太陽能吸熱器底面處的盤管在纏繞過程中，不再是在同一平面處盤繞，而是向腔體外側呈圓錐形螺旋狀盤繞。本發明的太陽能吸熱器能夠解決傳統腔體式太陽能吸熱器底面處金屬管無法盤繞整個底面，存在吸熱器腔體吸收太陽能輻射死角的情況。當吸收器壁面吸收率為O. 60時，圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率為68. 249%。


圖I是本發明的圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的整體結構主視圖；圖2是本發明的圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率隨著圓錐形殼體無量綱高度h/H 不同而變化曲線圖(圖中7表示圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器光學效率曲線，8表示圓柱形腔體式太陽能吸熱器光學效率，9表示存在吸收太陽能輻射死角的傳統圓柱形腔體式太陽能吸收器的光學效率)。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，本實施方式的圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器包括礦渣棉保溫層I、吸熱器殼體2、吸熱器側面部分盤管3、工作介質出口管4、工作介質進口管5和吸熱器底面圓錐形段盤管6，吸熱器殼體2的內腔為圓柱與圓錐複合腔體，吸熱器殼體2為下敞口式殼體，吸熱器殼體2的下部為圓柱形殼體，吸熱器殼體 2的上部為圓錐形殼體，所述吸熱器側面部分盤管3纏繞在圓柱形殼體內壁上，所述吸熱器底面圓錐形段盤管6纏繞在圓錐形殼體內壁上，吸熱器側面部分盤管3的進口端與吸熱器底面圓錐形段盤管6的出口端連通，所述吸熱器殼體2的外表面上設置有礦渣棉保溫層1， 所述工作介質出口管4穿設在礦渣棉保溫層I內，且工作介質出口管4與吸熱器側面部分盤管3的出口端連通，所述工作介質進口管5穿設在礦渣棉保溫層I內，且工作介質進口管 5與吸熱器底面圓錐形段盤管6的進口端連通。
具體實施方式
二 結合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式的吸熱器殼體2的圓錐形殼體的高度h與吸熱器殼體2的高度H之比為O. 125。如此設置，在保持吸熱器其他物性及邊界一致情況下，如吸熱器採用相同的金屬盤管的材質及壁面吸收率、相同的保溫材料和採光口側的太陽輻射熱流密度分布等，與吸熱器底面處金屬管盤繞整個底面的理想情況下圓柱形腔體式太陽能吸熱器相比，圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率有所提高。當吸收器的壁面吸收率為O. 60時，圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率為68. 249%,比理想情況下圓柱形腔體式太陽能吸熱器的光學效率高O. 338%，理想情況下圓柱形腔體式太陽能吸熱器的光學效率為67. 911%。比傳統圓柱形腔體式太陽能吸熱器底面處金屬管無法盤繞整個底面、存在吸熱器腔體吸收太陽能輻射死角的情況，光學效率的提高最高達2. 458%。當圓錐段無量綱高度h/H小於O. 375時，圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率高於底面含有10%吸收太陽能輻射熱流死角的圓柱形腔體式太陽能吸收器。當圓錐段無量綱高度h/H大於O. 375時，接收面積的降低對圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率的影響大於底部通過圓錐形改變幾何光學路線的影響，因此圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器的光學效率甚至低於底面含有10%吸收太陽能輻射熱流死角的圓柱形腔體式太陽能吸收器。其它組成和連接關係與具體實施方式
一相同。
權利要求
1.一種圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器，圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器包括礦渣棉保溫層(I)、吸熱器殼體(2)、吸熱器側面部分盤管(3)、工作介質出口管(4)、工作介質進口管(5)和吸熱器底面圓錐形段盤管(6)，其特徵在於吸熱器殼體(2)的內腔為圓柱與圓錐複合腔體，吸熱器殼體(2)為下敞口式殼體，吸熱器殼體(2)的下部為圓柱形殼體，吸熱器殼體(2)的上部為圓錐形殼體，所述吸熱器側面部分盤管(3)纏繞在圓柱形殼體內壁上，所述吸熱器底面圓錐形段盤管(6)纏繞在圓錐形殼體內壁上，吸熱器側面部分盤管(3)的進口端與吸熱器底面圓錐形段盤管￠)的出口端連通，所述吸熱器殼體(2)的外表面上設置有礦渣棉保溫層(I)，所述工作介質出口管(4)穿設在礦渣棉保溫層(I)內，且工作介質出口管(4)與吸熱器側面部分盤管(3)的出口端連通，所述工作介質進口管(5) 穿設在礦渣棉保溫層(I)內，且工作介質進口管(5)與吸熱器底面圓錐形段盤管￠)的進口端連通。
2.根據權利要求I所述的圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器，其特徵在於吸熱器殼體(2)的圓錐形殼體的高度h與吸熱器殼體(2)的高度H之比為O. 125。
全文摘要
圓柱與圓錐複合腔體式太陽能吸熱器，本發明涉及一種太陽能吸熱器。本發明為了解決圓柱形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管難於布滿底面，存在吸熱器吸收太陽能輻射熱流死區的問題。吸熱器殼體的內腔為圓柱與圓錐複合腔體，吸熱器側面部分盤管纏繞在圓柱形殼體內壁上，吸熱器底面圓錐形段盤管纏繞在圓錐形殼體內壁上，吸熱器側面部分盤管的進口端與吸熱器底面圓錐形段盤管的出口端連通，吸熱器殼體的外表面上設置有礦渣棉保溫層，工作介質出口管穿設在礦渣棉保溫層內，且工作介質出口管與吸熱器側面部分盤管的出口端連通，工作介質進口管穿設在礦渣棉保溫層內，且工作介質進口管與吸熱器底面圓錐形段盤管的進口端連通。本發明用於吸收太陽能。
文檔編號F24J2/24GK102589160SQ20121005683
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者帥永, 張旭升, 易紅亮, 王富強, 袁遠, 談和平 申請人:哈爾濱工業大學