一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，包括一腔體，腔體的一端連接有錐形入射面，腔體與錐形入射面的連接處設(shè)有弧狀光學(xué)窗口，腔體的另一端設(shè)有空氣工質(zhì)出口；其中，腔體與錐形入射面連接為一體，具有容納空氣工質(zhì)通過(guò)的夾層通道，夾層通道位于錐形入射面的邊緣處，設(shè)有空氣工質(zhì)入口，夾層通道臨近光學(xué)窗口內(nèi)表面位置處，設(shè)有空氣工質(zhì)出氣孔；腔體內(nèi)沿著太陽(yáng)光傳輸方向依次順序設(shè)有介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的兩個(gè)以上的多孔介質(zhì)吸熱芯層。本實(shí)用新型有利于降低多孔吸熱芯高溫輻射熱損失，提高效率。施加在光學(xué)窗口的高溫輻射熱流密度低，有利于降低光學(xué)窗口溫度，降低光學(xué)窗口熱應(yīng)力破壞風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能多孔吸熱器由光學(xué)窗口和多孔吸熱芯組成。聚集的太陽(yáng)光束穿過(guò)光學(xué)窗口，進(jìn)入多孔吸熱芯被吸收，加熱多孔吸熱芯達(dá)到高溫狀態(tài)；另一方面高壓工質(zhì)(如空氣)流過(guò)高溫多孔吸熱芯，被加熱升溫，高溫高壓工質(zhì)從多孔吸熱器出口流出，完成太陽(yáng)能高溫?zé)徂D(zhuǎn)換過(guò)程。由于多孔吸熱芯比表面積大，對(duì)工質(zhì)的擾動(dòng)強(qiáng)，因此，太陽(yáng)能多孔吸熱芯對(duì)流換熱性能好，太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換效率高，具有廣泛應(yīng)用前景。
[0003]在中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站上，查到與本發(fā)明相關(guān)的專利2項(xiàng)，具體信息如下:
[0004](I)名稱:一種新型碳化硅泡沫陶瓷太陽(yáng)能空氣吸熱器
[0005]申請(qǐng)?zhí)?201210126405.0
[0006]發(fā)明人:陳江東；陳俊澤
[0007]摘要:本發(fā)明涉及一種新型碳化硅泡沫陶瓷太陽(yáng)能空氣吸熱器，它包括保溫層，在所述保溫層內(nèi)部設(shè)有碳化硅泡沫陶瓷接收器，所述碳化硅泡沫陶瓷接收器是圓形帶通孔的接收器，在所述保溫層一端設(shè)有導(dǎo)流裝置，所述導(dǎo)流裝置與風(fēng)機(jī)固定連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，換熱時(shí)接觸均勻，換熱效果好。
[0008](2)名稱:一種碳化硅泡沫陶瓷太陽(yáng)能空氣吸熱器
[0009]申請(qǐng)?zhí)?200710099039
[0010]發(fā)明人:王志峰，白鳳武，鑫李，張勁松
[0011]摘要:一種碳化硅泡沫陶瓷太陽(yáng)能空氣吸熱器，以碳化硅泡沫陶瓷材料作為太陽(yáng)能吸收體。碳化硅泡沫陶瓷吸收體[I]外部包覆有保溫層[2]，輻射熱流[3]投射到硅泡沫陶瓷吸收體[I]表面或投入人工黑體空腔[9]，由碳化硅泡沫陶瓷接收體[I]接收，冷空氣[4]直接從碳化硅泡沫陶瓷接收體[I]正對(duì)輻射熱流[3]側(cè)流入，經(jīng)換熱后獲得熱空氣
[5];或輻射熱流[3]透過(guò)石英玻璃窗[10]，冷空氣[4]從碳化硅泡沫陶瓷接收體[I]正對(duì)輻射熱流[3]側(cè)或背對(duì)輻射熱流[3]側(cè)流入，經(jīng)換熱后獲得700°C -1300°C的熱空氣[5]，碳化硅泡沫陶瓷接收體[I]預(yù)埋空氣導(dǎo)流通道[8]。本發(fā)明可高效接收輻射熱和高效地向空氣傳熱，同時(shí)利用自身的顯熱進(jìn)行儲(chǔ)熱。
[0012]目前，太陽(yáng)能多孔吸熱器的多孔吸熱芯主要由碳化硅多孔陶瓷、耐高溫金屬多孔材料等比較單一的多孔材料構(gòu)成。這些多孔材料的原材料對(duì)太陽(yáng)光不透明，因此這些多孔吸熱芯對(duì)太陽(yáng)光的介質(zhì)吸收系數(shù)很大[12OiT1)數(shù)量級(jí)]，絕大部分的聚集太陽(yáng)光都在多孔吸熱芯的太陽(yáng)光入射面處被吸收，導(dǎo)致該處出現(xiàn)高溫吸熱芯，增加多孔吸熱芯的紅外輻射熱損失，降低多孔吸熱器的光熱轉(zhuǎn)換效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為提高多孔吸熱器的光熱轉(zhuǎn)換效率，本實(shí)用新型提出一種沿著聚集太陽(yáng)光傳輸方向，介質(zhì)吸收系數(shù)逐漸增加的梯度介質(zhì)吸收系數(shù)太陽(yáng)能多孔吸熱器裝置。這種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加吸熱芯能夠?qū)⒏邷匚鼰釁^(qū)布置在多孔吸熱芯的后端，降低多孔吸熱芯的高溫紅外輻射熱損失。
[0014]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，包括一腔體，腔體的一端連接有錐形入射面，腔體與錐形入射面的連接處設(shè)有弧狀光學(xué)窗口，腔體的另一端設(shè)有空氣工質(zhì)出口 ；其中，腔體與錐形入射面連接為一體，具有容納空氣工質(zhì)通過(guò)的夾層通道，夾層通道位于錐形入射面的邊緣處，設(shè)有空氣工質(zhì)入口，夾層通道臨近光學(xué)窗口內(nèi)表面位置處，設(shè)有空氣工質(zhì)出氣孔；腔體內(nèi)沿著太陽(yáng)光傳輸方向依次順序設(shè)有介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的兩個(gè)以上的多孔介質(zhì)吸熱芯層。
[0015]所述的多孔介質(zhì)吸熱芯層為介質(zhì)吸收系數(shù)為0.1?1.0nT1的多孔石英玻璃層、介質(zhì)吸收系數(shù)為1.0?10.0nT1的多孔藍(lán)寶石玻璃層、介質(zhì)吸收系數(shù)為100?500ΠΓ1的多孔碳化硅陶瓷材料層。
[0016]所述的夾層通道位于腔體內(nèi)的一段內(nèi)設(shè)有一折流板。
[0017]所述的腔體與錐形入射面的外表面設(shè)有保溫層。
[0018]所述的腔體內(nèi)緊鄰光學(xué)窗口的多孔介質(zhì)吸熱芯層預(yù)留有容納空氣工質(zhì)出氣孔流出的空氣工質(zhì)內(nèi)凹面。
[0019]所述的腔體內(nèi)緊鄰空氣工質(zhì)出口的多孔介質(zhì)吸熱芯層預(yù)留有使空氣工質(zhì)集中流動(dòng)至空氣工質(zhì)出口的半球形窩面。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021](I)沿著聚集太陽(yáng)光傳輸方向，多孔吸熱芯層的介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加，吸熱芯高溫區(qū)位于多孔介質(zhì)C區(qū)域，有利于降低多孔吸熱芯高溫輻射熱損失，提高效率。
[0022](2)多孔介質(zhì)C的高溫輻射熱流沿程不斷被多孔介質(zhì)B和多孔介質(zhì)A吸收，輻射在光學(xué)窗口的高溫福射熱流密度低，有利于降低光學(xué)窗口溫度，降低光學(xué)窗口熱應(yīng)力破壞風(fēng)險(xiǎn)。
[0023]術(shù)語(yǔ)解釋:
[0024]太陽(yáng)能吸熱器一指將聚集太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成高溫?zé)嵩吹难b置；
[0025]介質(zhì)吸收系數(shù)一介質(zhì)(如玻璃、碳化硅多孔陶瓷)對(duì)輻射能的吸收能力。介質(zhì)吸收系統(tǒng)越大，表明輻射能在介質(zhì)中傳輸單位距離時(shí)被吸收的份額越大。介質(zhì)吸收系數(shù)的單位為πΓ1。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本實(shí)用新型以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定，其中:
[0027]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)用新型的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，包括一腔體1，腔體I的一端一體連接有錐形入射面2，腔體I與錐形入射面2的連接處設(shè)有弧狀光學(xué)窗口 3，腔體I的另一端設(shè)有空氣工質(zhì)出口 4 ;其中，腔體I具有容納空氣工質(zhì)通過(guò)的夾層通道5，夾層通道5位于錐形入射面2的邊緣處，設(shè)有空氣工質(zhì)入口 6，夾層通道5臨近光學(xué)窗口 3內(nèi)表面位置處，設(shè)有空氣工質(zhì)出氣孔7 ;腔體I內(nèi)沿著太陽(yáng)光傳輸方向依次順序設(shè)有介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的兩個(gè)以上的多孔介質(zhì)吸熱芯層，分別為介質(zhì)吸收系數(shù)為0.1?1.0的多孔石英玻璃層A、介質(zhì)吸收系數(shù)為1.0?10.0的多孔藍(lán)寶石玻璃層B、介質(zhì)吸收系數(shù)為100?500的多孔碳化硅陶瓷材料層C。高溫空氣工質(zhì)在多孔吸熱芯內(nèi)的流動(dòng)方向與太陽(yáng)光傳輸方向相同，也是從多孔介質(zhì)A流向多孔介質(zhì)B,然后流向多孔介質(zhì)C,最后從空氣工質(zhì)出口 4流出。如是,可保證多孔介質(zhì)A的溫度最低，多孔介質(zhì)B的溫度次之，多孔介質(zhì)C的溫度最高。有利于降低多孔吸熱芯的高溫輻射熱損失，提高吸熱器效率。
[0030]另外，腔體I內(nèi)緊鄰光學(xué)窗口 3的多孔介質(zhì)吸熱芯層A預(yù)留有容納空氣工質(zhì)出氣孔7流出的空氣工質(zhì)內(nèi)凹面8，腔體內(nèi)I緊鄰空氣工質(zhì)出口 4的多孔介質(zhì)吸熱芯層C預(yù)留有使空氣工質(zhì)集中流動(dòng)至空氣工質(zhì)出口 4的半球形窩面9。
[0031]入射太陽(yáng)光穿過(guò)光學(xué)窗口 3進(jìn)入多孔吸熱芯A、B和C被吸收，加熱多孔吸熱芯的孔筋達(dá)到高溫狀態(tài)。另一方面，高壓空氣工質(zhì)從空氣工質(zhì)入口 6進(jìn)入夾層通道5進(jìn)行預(yù)熱，夾層通道5位于腔體I內(nèi)的一段內(nèi)設(shè)有一折流板11，使得空氣工質(zhì)達(dá)到充分的預(yù)熱后從空氣工質(zhì)出氣孔7流出，然后注入多孔吸熱芯吸熱升溫，最后高溫高壓工質(zhì)從吸熱器出口流出，完成太陽(yáng)能高溫光熱轉(zhuǎn)換。夾層通道5的外側(cè)面包裹有保溫層10，減少散熱損失。
[0032]多孔吸熱器的輻射散熱損失是影響多孔吸熱器熱效率的決定因素，輻射散熱損失與絕對(duì)溫度的四次方成正比，因此，減少輻射散熱損失的關(guān)鍵是降低多孔吸熱芯的有效輻射溫度。在本實(shí)用新型中，多孔介質(zhì)B和C的輻射散熱絕大部分被多孔介質(zhì)A吸收(多孔介質(zhì)A由石英玻璃制成，石英玻璃對(duì)太陽(yáng)光的吸收比較小，但是對(duì)多孔介質(zhì)B和C的紅外輻射吸收較大)。因此，本實(shí)用新型的多孔吸熱器輻射散熱損失其實(shí)就是多孔介質(zhì)A的輻射散熱損失，由于多孔介質(zhì)A的溫度低，輻射散熱損失較小。因此，本實(shí)用新型介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加吸熱器具有較高的熱效率和較低的光學(xué)窗口工作溫度和較高的可靠性。
[0033]以上實(shí)例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，包括一腔體，腔體的一端連接有錐形入射面，腔體與錐形入射面的連接處設(shè)有弧狀光學(xué)窗口，腔體的另一端設(shè)有空氣工質(zhì)出口 ；其中，腔體與錐形入射面連接為一體，具有容納空氣工質(zhì)通過(guò)的夾層通道，夾層通道位于錐形入射面的邊緣處，設(shè)有空氣工質(zhì)入口，夾層通道臨近光學(xué)窗口內(nèi)表面位置處，設(shè)有空氣工質(zhì)出氣孔；腔體內(nèi)沿著太陽(yáng)光傳輸方向依次順序設(shè)有介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的兩個(gè)以上的多孔介質(zhì)吸熱芯層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，所述的多孔介質(zhì)吸熱芯層為介質(zhì)吸收系數(shù)為0.1?1.0nT1的多孔石英玻璃層、介質(zhì)吸收系數(shù)為1.0?10.0nT1的多孔藍(lán)寶石玻璃層、介質(zhì)吸收系數(shù)為100?500ΠΓ1的多孔碳化硅陶瓷材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，所述的夾層通道位于腔體內(nèi)的一段內(nèi)設(shè)有一折流板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，所述的腔體與錐形入射面的外表面設(shè)有保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，所述的腔體內(nèi)緊鄰光學(xué)窗口的多孔介質(zhì)吸熱芯層預(yù)留有容納空氣工質(zhì)出氣孔流出的空氣工質(zhì)內(nèi)凹面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介質(zhì)吸收系數(shù)梯度增加的太陽(yáng)能吸熱器，其特征在于，所述的腔體內(nèi)緊鄰空氣工質(zhì)出口的多孔介質(zhì)吸熱芯層預(yù)留有使空氣工質(zhì)集中流動(dòng)至空氣工質(zhì)出口的半球形窩面。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK203928436SQ201420362482
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】戴貴龍, 杜曉瑞, 侯根富 申請(qǐng)人:福建工程學(xué)院