CN101672536A - 太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能集热器，包括吸热管，该吸热管螺旋排布形成一腔体，该腔体一端设有一开口，以接收集中入射的太阳光，而该吸热管一端与工作流体进口管连接，而另一端与工作流体出口管连接，并且该开口外部覆盖一透明盖体，该透明盖体向背离开口的方向凸出并呈曲面设置，如此可令集中入射的太阳光以垂直该曲面的方向透射过该透明盖体而入射至腔体内，从而减少反射，同时通过此透明盖体封闭该开口，从而避免沙尘等杂质进入集热器内，同时也可避免集热器内的热量随空气循环被带出集热器，如此利于提高集热器的吸热效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种太阳能集热器，属于太阳能热利用技术领域。
【背景技术】
与本发明相关的现有技术可参考PCT公开专利申请WO96/12918所示，其所揭示的集热器包括一圆柱形壳体，在该圆柱形壳体的内表面排设有吸热管，该吸热管外表面镀有高温太阳能选择性吸收涂层，并且该吸热管两端连接有工作流体出口管与进口管，而该壳体的一端呈开口设置，以便接收集中的入射光，当被集中的太阳光自该壳体的开口射入后，经过吸热管外表面镀的吸收涂层将太阳能转化为热能，从而加热吸热管内的工作流体，此种结构的不足之处在于：第一，被集中的太阳光自该壳体的开口射入后，虽大部分被通过吸热管表面镀的吸收涂层转化为热能，但依有一部分被反射至大气中，如此造成整体效率不高；第二，由于上述结构中被集中的太阳光入射的开口为敞开设置，如果该集热器应用在多风的地区时，一方面是一些其他物质(如沙尘及树叶等)等会被风吹入该集热器的开口内，如此会妨碍太阳光的吸收，另一方面是当风从开口吹入与吹出的过程中，风会带走部分热量，如此也会降低该集热器的整体效率。当然业界也有在该集热器的开口设置一平面透明挡板以将此集热器的开口挡住，但此透明挡板会将被集中的太阳光反射至空气中，从而更不利于提高该集热器的集热效率。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种太阳能集热器，用以克服现有集热器集热效率低的缺陷。
为实现上述目的，实施本发明的太阳能集热器包括吸热管，该吸热管螺旋排布形成一腔体，该腔体一端设有一开口，以接收集中入射的太阳光，而该吸热管一端与工作流体进口管连接，而另一端与工作流体出口管连接，并且该开口外部覆盖一透明盖体，该透明盖体向背离开口的方向凸出并呈曲面设置。
依据上述主要特征，该太阳能集热器在与开口相对的另一端设有一反射体，该反射体延伸至该腔体内，以将入射的太阳光反射至吸热管上。
依据上述主要特征，该反射体为圆锥状或三角锥状或方锥状。
依据上述主要特征，该反射体表面设有许多凹凸表面，以充分将太阳光反射至吸热管上。
依据上述主要特征，该吸热管从开口一端到另一端呈倒锥形或半椭圆形排布。
依据上述主要特征，该透明盖体由高透光率的材料制成。
依据上述主要特征，该吸热管表面涂有太阳光选择性吸收涂膜。
依据上述主要特征，该集热器外部设有一壳体，并且壳体与吸热管之间设有绝热保温层。
依据上述主要特征，该集热器壳体外表面呈流线形。
与现有技术相比较，本发明通过在集热器的开口设置一透明盖体，并且该透明盖体向背离开口的方向凸出并呈曲面设置，如此可令集中入射的太阳光以垂直该曲面的方向透射过该透明盖体而入射至腔体内，从而减少反射，同时通过此透明盖体封闭该开口，从而避免灰尘等杂质进入集热器内，同时也可避免集热器内的热量随空气的循环被带出集热器，如此利于提高该集热器的吸热效率。
【附图说明】
图1为实施本发明的太阳能集热器的剖视示意图。
【实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的太阳能集热器1的剖视示意图，该太阳能集热器1包括一壳体13，在具体实施时，该壳体13外表面呈流线形(如半圆形或椭圆形)，从而减少空气阻力，并且该壳体13内部排设有吸热管10，该吸热管10呈螺旋式排布由此形成一腔体100，并且该腔体100一端设有一开口101，以便令太阳光聚光器(未图示)所聚集的太阳光15从该开口101射入该腔体100内部，以便吸热管10吸收。另外，该吸热管10表面设有选择性吸收涂膜104，如电镀黑铬层，如此吸热管10利用该吸收涂膜104只吸收可见光，不吸收红外光，同时也不向外辐射红外光，如此以增加吸热管10的吸热效率。
另外，该壳体13在开口101外部覆盖一透明盖体11，该透明盖体11向背离开口101的方向凸出并呈曲面设置，如此经聚光器集中的太阳光15以垂直于该曲面的方向从该透明盖体11透射至该腔体100内，如此可减少反射，从而最大效率的利用被集中的太阳光15，在实施时，该透明盖体11可为双曲面或其他形状。较佳的，该透明盖体11由高透光率的材料制成。
再者，为了减少入射至腔体100内的太阳光15再反射至大气中，该壳体13在与开口101相对的另一端设有一反射体12，该反射体12延伸至该腔体100内，如此可将被吸热管10表面反射的太阳光15再反射至至吸热管10上，以增加太阳光在该腔体100内部反射的次数，从而更好地利于吸热管10吸收太阳光15。在具体实施时，该反射体12可为圆锥状、三角锥状或方锥状之一，并且该反射体12表面还可设有许多凹凸表面，以充分将太阳光15反射至吸热管10上。
另外，该吸热管10呈螺旋状排布，并且从开口101一端到另一端的螺旋半径逐渐减小，以令该吸热管10呈倒锥形或半椭圆形排布，即令吸热管10的弯折曲率产生变化，如此温度低的工作流体自开口101一端的工作流体进口管102进入吸热管10后被加热，并通过将吸热管10弯折曲率的变化，从而促进流体径向混合，如此可令流体充分混合以吸收热量并从工作流体出口管103流出，从而提高热交换效率。
再者，该壳体13与吸热管10之间设有绝热保温层14，以便防止吸热管10吸收的热量传导至壳体13外部，当然还可以是其他的防止热辐射的结构，具体可参考中国专利200420109283.5及200410065548.0，此处不再赘述。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
第一，实施本发明的集热器1通过在腔体100的开口101处设置一透明盖体11，并且该透明盖体11向背离开口101的方向凸出并呈曲面设置，如此可令集中入射的太阳光15以垂直该曲面的方向透射过该透明盖体11而入射至开口101内，从而减少反射，同时通过此透明盖体11封闭该开口101，从而避免沙尘等杂质进入集热器1内，也可避免集热器1内的热量随空气的对流被带出集热器1，如此利于提高该集热器1的效率。
第二，通过将吸热管10排布为倒锥形或半椭圆形，从而令吸热管10的弯折曲率产生变化，如此温度低的工作流体自开口101一端进入吸热管后被加热，并通过将吸热管10弯折曲率的变化，促成流体湍流，如此可令流体充分混合以吸收热量，从而提高热交换效率。
第三，通过在吸热管10表面涂覆选择性吸收涂膜104，如电镀黑铬层，如此吸热管10利用该选择性吸收涂膜104只吸收可见光，不吸收红外光，同时也不向外辐射红外光，如此以增加该集热器1的吸热效率。
第四，通过将该集热器1的壳体13的外表面设计为流线型，从而减少空气阻力，如此可以进一步降低该集热器1支撑框架(未图示)的受力，从而利于减少所用的支撑材料及可维持较长的使用寿命。
Claims (9)
1.一种太阳能集热器，包括吸热管，该吸热管螺旋排布形成一腔体，该腔体一端设有一开口，以接收集中入射的太阳光，而该吸热管一端与工作流体进口管连接，而另一端与工作流体出口管连接，其特征在于：该开口外部覆盖一透明盖体，该透明盖体向背离开口的方向凸出并呈曲面设置。
2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：该太阳能集热器在与开口相对的另一端设有一反射体，该反射体延伸至该腔体内，以将入射的太阳光反射至吸热管上。
3.如权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于：该反射体为圆锥状或三角锥形或方锥状。
4.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于：该反射体表面设有许多用以充分将太阳光反射至吸热管上的凹凸表面。
5.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：该吸热管从开口一端到另一端呈倒锥形或半椭圆形排布。
6.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：该透明盖体由高透光率的材料制成。
7.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：该吸热管表面涂有太阳光选择性吸收涂膜。
8.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：该集热器外部设有一壳体，并且壳体与吸热管之间设有绝热保温层。
9.如权利要求8所述的太阳能集热器，其特征在于：该集热器壳体外表面呈流线形。
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