一種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能集熱發(fā)電技術領域，特別涉及一種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器。
【背景技術】
[0002]隨著化石能源的不斷枯竭以及人們對于環(huán)保要求的不斷提高，可再生能源的開發(fā)步伐正在加快，其中太陽能作為一種開發(fā)潛力巨大并且清潔無污染的可再生能源正在逐步得到人們重視。太陽能發(fā)電是太陽能開發(fā)利用的最重要的形式之一，目前太陽能發(fā)電技術主要包括光伏發(fā)電和太陽能集熱發(fā)電，其中光伏發(fā)電無論是采用單晶硅還是薄膜技術，都存在光電轉化效率不高的問題，并且技術提升困難。太陽能集熱發(fā)電領域主要包括槽式、塔式和蝶式太陽能集熱發(fā)電技術，而在其中又以塔式技術在提高單機規(guī)模和提升蒸汽參數(shù)方面最有優(yōu)勢，以此來實現(xiàn)高效率的太陽能發(fā)電。
[0003]目前在太陽能集熱發(fā)電技術領域，塔式太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)所采用的吸熱器主要為外光熱轉化式吸熱器，吸熱器吸收匯聚光線并將太陽光轉化成熱能的過程發(fā)生在吸熱器的外壁面，熱量再經過金屬壁面?zhèn)鲗崃總鬟f給吸熱器內部的工質。由于傳熱熱阻和散熱損失較大，因此存在吸熱器效率不高的問題。為了使被加熱工質提升到更高的溫度，首先要不斷的提高吸熱器的聚光度，隨著地面反射鏡數(shù)量的增加，集熱塔高度需要不斷增加，這大大增加了建設和運維的難度。進一步，由于吸熱器外殼金屬壁溫很高，并且直接暴露在空氣中，外壁在吸收太陽光能的同時，還會對外輻射大量的熱能。金屬外壁溫度越高，則對外輻射熱損失越大，另外，布置在高塔之上的吸熱器受高空風力影響，與空氣之間的對流換熱也很強烈，因而吸熱器散熱損失很高，效率下降，阻礙了總體發(fā)電效率的提升。因此研制一種有效減少散熱損失的吸熱器對于提高太陽能集熱發(fā)電的效率有重大意義。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，用以將集光系統(tǒng)匯聚并通過導光纜傳輸而來的太陽光束轉化成高溫熱能并加熱工質；由于吸熱器外表面敷設了保溫層，因此可以有效減少吸熱器的散熱損失，大大提高吸熱器的效率。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]—種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，為由吸熱器外殼2和吸熱器內殼6組成的雙層結構，吸熱器外殼2內壁與吸熱器內殼6外壁之間形成外腔室10，吸熱器內殼6中形成內腔室11，吸熱器內殼6的底端通過入口導流管13向下伸出吸熱器外殼2外，作為冷工質入口 9，吸熱器內殼6的頂端通過出口導流管5向上伸出至吸熱器外殼2外，作為熱工質出口 4，吸熱器外殼2外部安裝承光頭8，通過承光頭8將導光纜傳輸而來的匯聚太陽光接引至外腔室10，并由吸熱器內殼6外壁面主要吸收太陽光轉化高溫熱能并加熱工質。
[0007]所述吸熱器外殼2的外壁面敷設保溫層I，內壁面敷設反光層3，吸熱器內殼6的外壁面敷設吸熱涂層7。
[0008]所述吸熱器內殼6中設置有肋板和擾流板12。
[0009]所述承光頭8是一種將多條導光纜匯集在一起的接頭裝置，承接導光纜傳輸而來的光線并引導至吸熱器腔室內部，承光頭8安裝在吸熱器外殼2上并貫穿吸熱器外殼2，每個承光頭8連接多路導光纜，并將導光纜傳輸過來的光以不同角度照射在吸熱器內殼6的外壁面上。
[0010]當被加熱工質為不透明介質，則在入口導流管13和出口導流管5位于外腔室10的部分上不開孔，被加熱工質從入口導流管13進入內腔室11，在內腔室11被加熱后經出口導流管5流出；
[0011 ]當被加熱工質為透明介質時，則在入口導流管13和出口導流管5位于外腔室10的部分上開孔，被加熱工質一部分從入口導流管13進入內腔室11，同時另一部分從入口導流管13上的孔進入外腔室10，工質在內腔室11和外腔室10同時受熱，最終在出口導流管5混合并流出。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1、實現(xiàn)高效的太陽能光熱轉化，可以將導光纜傳輸而來的太陽光束幾乎完全轉化成熱能并被工質吸收。
[0014]2、光熱轉化在吸熱器腔室內進行，使吸熱器高溫核心處于封閉腔室之內，吸熱器外壁面不接收太陽光，因此可以在外壁面增加保溫層，散熱損失大大降低，提高了吸熱器的太陽能光熱轉化效率。并且，因為克服了隨吸熱器溫度升高，散熱損失成倍增加的問題，進一步的，可以通過設計提高聚光度以提升工質初溫，使發(fā)電系統(tǒng)得到更高的循環(huán)效率，進而提升整體發(fā)電效率，而不必擔心由于吸熱器散熱損失所帶來的對整體發(fā)電效率的不確定性影響。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0017]如圖1所示，一種在封閉腔室內進行太陽能光熱轉化的吸熱器，吸熱器設有吸熱器外殼2和吸熱器內殼6兩層結構，在吸熱器內殼6外壁面有吸熱涂層7，是吸收匯聚太陽光線產生高溫熱能的主要區(qū)域，在吸熱器外殼2的內壁面有反光層3，用以減少吸熱器外殼2壁面對光能的吸收轉化，降低壁溫，在吸熱器外殼2的外壁面敷設保溫層I，用以減少吸熱器對外散熱損失。吸熱器外殼2內壁與吸熱器內殼6外壁之間形成外腔室10，吸熱器內殼6中為內腔室11。
[0018]吸熱器外殼2上安裝有承光頭8，將導光纜從集光器傳輸而來的匯集太陽光束引導至吸熱器外腔室10，并照射在吸熱器內殼6的外壁面，實現(xiàn)光熱轉化。吸熱器外殼2和吸熱器內殼6之間有導流管，用以引導工質流入和流出腔室，具體地，吸熱器內殼6的底端通過入口導流管13向下伸出吸熱器外殼2外，作為冷工質入口 9，吸熱器內殼6的頂端通過出口導流管5向上伸出至吸熱器外殼2外，作為熱工質出口 4。
[0019]根據(jù)工質性質不同，決定兩個導流管上開孔或不開孔，使被加熱工質從吸熱器內腔室11和外腔室10或只從內腔室11流過，實現(xiàn)金屬壁面的冷卻并加熱工質。
[0020]本發(fā)明的工作原理為:
[0021]本發(fā)明作為太陽能集熱系統(tǒng)的吸熱器，需要與太陽能集熱場中的聚光系統(tǒng)配合使用。吸熱器布置在太陽能聚光系統(tǒng)中心的地面上，太陽能聚光系統(tǒng)由許多單個的聚光鏡組成，每一面聚光鏡匯聚的太陽光都進入導光纜并經過導光纜傳輸，導光纜另一端與安裝在吸熱器上的承光頭連接。為了便于敘述本發(fā)明的工作過程，附圖示意性的共畫出五個承光頭，而實際應用中安裝在吸熱器上的承光頭數(shù)量要根據(jù)集熱系統(tǒng)的聚光鏡數(shù)量確定，故本專利并不限制安裝在吸熱器上的承光頭數(shù)量。外部導光纜將多個聚光器聚集的太陽光束傳輸過來，多個承光頭8按一定規(guī)律安裝在吸熱器外殼2上，導光纜與吸熱器外殼2上的承光頭8相連，承光頭8將光束傳導至外腔室10空間并最終照射在吸熱器內殼6的外壁面上。吸熱器內殼6外壁面上有吸熱涂層7用以增強壁面吸收太陽光的能力。吸熱器外殼2內壁面有反光層3，反光層3將吸熱器內殼6外壁面反射和輻射的光線再反射回吸熱器內殼6外壁面，以增加吸熱器內殼6外壁面的光熱利用效率并減少其輻射損失。
[0022]根據(jù)被加熱工質的性質不同而決定在入口導流管13和出口導流管5穿過外腔室10的管段開不開孔。
[0023]當被加熱工質為透光性較差的介質(一般指不透明介質)時，入口導流管13和出口導流管5上不開孔，被加熱工質與外腔室10隔離。被加熱工質從冷工質入口 9進入內腔室11并被加熱，然后經熱工質出口4流出，吸熱器內殼6內壁安裝的肋板和導流板12目的是增加金屬壁面與工質的換熱面積并對工質產生擾流，可以增強被加熱工質和吸熱器內殼6之間的換熱。
[0024]當被加熱工質為透光性較強的介質(一般指透明介質，例如水和導熱油等)時，入口導流管13和出口導流管5上開孔。被加熱工質除了從內腔室11流過吸收熱量之外，還有一部分工質經由入口導流管13上的孔進入外腔室10，從吸熱器內殼6外壁面吸熱，并且這部分工質本身被光束照射，直接吸收一部分太陽光能，因此，外腔室10流過的工質被吸熱器內殼6的外壁面和太陽光照射同時加熱。內腔室11和外腔室10的工質最終在出口導流管5混合并流出吸熱器。吸熱器外殼2外壁面敷設保溫層I，用來降低吸熱器對外散熱損失。
【主權項】
1.一種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，由吸熱器外殼(2)和吸熱器內殼(6)組成的雙層結構，吸熱器外殼(2)內壁與吸熱器內殼(6)外壁之間形成外腔室(10)，吸熱器內殼(6)中形成內腔室(11)，吸熱器內殼(6)的底端通過入口導流管(13)向下伸出吸熱器外殼(2)外，作為冷工質入口(9)，吸熱器內殼(6)的頂端通過出口導流管(5)向上伸出至吸熱器外殼(2)外，作為熱工質出口(4)，其特征在于，吸熱器外殼(2)外部安裝承光頭(8)，通過承光頭⑻將導光纜傳輸而來的匯聚太陽光接引至外腔室(10)，并由吸熱器內殼(6)外壁面主要吸收太陽光轉化高溫熱能并加熱工質。2.根據(jù)權利要求1所述在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，其特征在于，所述吸熱器外殼(2)的外壁面敷設保溫層(I)，內壁面敷設反光層(3)，吸熱器內殼(6)的外壁面敷設吸熱涂層(7)。3.根據(jù)權利要求1所述在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，其特征在于，所述吸熱器內殼(6)中設置有肋板和擾流板(12)。4.根據(jù)權利要求1所述在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，其特征在于，所述承光頭(8)安裝在吸熱器外殼(2)上并貫穿吸熱器外殼(2)，每個承光頭(8)連接多路導光纜，并將導光纜傳輸過來的光以不同角度照射在吸熱器內殼(6)的外壁面上。5.根據(jù)權利要求1所述在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，其特征在于，當被加熱工質為不透明介質，則在入口導流管(13)和出口導流管(5)位于外腔室(10)的部分上不開孔，被加熱工質從入口導流管(13)進入內腔室(11)，在內腔室(11)被加熱后經出口導流管(5)流出； 當被加熱工質為透明介質時，則在入口導流管(13)和出口導流管(5)位于外腔室(10)的部分上開孔，被加熱工質一部分從入口導流管(13)進入內腔室(11)，同時另一部分從入口導流管(13)上的孔進入外腔室(10)，工質在內腔室(11)和外腔室(10)同時受熱，最終在出口導流管(5)混合并流出。
【專利摘要】一種在封閉腔室內進行光熱轉化的太陽能吸熱器，為由吸熱器外殼和吸熱器內殼組成的雙層結構，吸熱器內殼的底端通過入口導流管向下伸出吸熱器外殼外，作為冷工質入口，吸熱器內殼的頂端通過出口導流管向上伸出至吸熱器外殼外，作為熱工質出口，吸熱器外殼外部安裝承光頭，聚光系統(tǒng)匯集的太陽光線經導光纜由承光頭引導射入外腔室并照射在內殼外壁面上，被吸熱涂層吸收形成高溫，內殼外壁面反射的少部分光線經外殼內壁反射層反射后最終落在內殼外壁的吸熱涂層并被完全吸收，可根據(jù)被加熱工質的性質，決定導流管上是否開孔與外腔室連通。
【IPC分類】F24J2/04, F24J2/06, F24J2/46
【公開號】CN205351808
【申請?zhí)枴緾N201620008425
【發(fā)明人】陳新明, 閆姝, 史紹平, 王保民, 許世森
【申請人】中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司, 中國華能集團公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月4日