CN102434313A - 太阳能热气机的整体组合式吸热器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热气机的整体组合式吸热器，有形成在吸热器本体内的多个流体通道、形成在吸热器本体表面上的分别与吸热器本体内的多个流体通道两端的端口对应连通的流体进口和流体出口，流体进口通过连接管路连接气缸，流体出口通过连接管路连接回热器，吸热器本体的外表面是平面或波纹形的表面。吸热器本体内的多个流体通道是与吸热器本体整体铸造构成。吸热器本体是由上下对称的两片板体焊接而成，多个流体通道是由形成在上下对称的两片板体的相对面上的对称的半圆形的通道凹槽对接构成。本发明将热气机的吸热器设计成一个圆形的整体组合式吸热器，或者由四块90°扇形物拼成一个圆形，用以吸收太阳聚光辐射热，外形简单，加工工艺可靠，方便大批量生产，成本低。

Description

太阳能热气机的整体组合式吸热器

技术领域

本发明涉及一种用于太阳能热气机的吸热装置。特别是涉及一种能够有效吸收太阳聚焦辐射热的太阳能热气机的整体组合式吸热器。

背景技术

吸热器是太阳能热气机(也称太阳能斯特林发动机)的重要组成部件之一。它的传热效果以及耐受高温高压的能力对能量转换效率、整机出力以及工作的可靠性都具有直接的重大影响。通常，出于耐高温高压的考虑，太阳能热气机的吸热器多由密集排列的小口径管路构成。由于布管方面的局限，这种结构的吸热器在中心部位不得不设计一个圆孔，用于放置一个并不直接吸热的热防护头锥，这给吸热效果直接带来了不利的影响。同时，由于圆形加热器外圈周长变大使管与管之间的距离在圆心处较近，而远离圆心处将具有一定的距离，所以难免出现缝隙，这对吸收太阳辐射能量必定会造成一定的损失。此外，众多形状各异的细管的复杂造型给加工工艺带来较高的技术难度，以及带来更多的加工工时和更高的模具费用等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种气体吸热效果良好，流动阻力低，流道空间容积较小，且制造工艺简单，成本低，适合大批量生产的太阳能热气机的整体组合式吸热器。

本发明所采用的技术方案是：一种太阳能热气机的整体组合式吸热器，包括：圆形结构的吸热器本体、形成在吸热器本体内的多个流体通道、形成在吸热器本体表面上的分别与吸热器本体内的多个流体通道两端的端口对应连通的流体进口和流体出口，所述的流体进口通过连接管路连接气缸，所述的流体出口通过连接管路连接回热器，所述的吸热器本体的外表面是平面或波纹形的表面。

所述的吸热器本体内的多个流体通道是与吸热器本体整体铸造构成。

所述的吸热器本体是由上下对称的两片板体焊接而成，所述的多个流体通道是由形成在上下对称的两片板体的相对面上的对称的半圆形的通道凹槽对接构成。

所述的每个流体通道对应连接一个流体进口和一个或多个流体出口。

所述的多个流体通道对应连接一个流体进口和一个流体出口。

所述的流体通道的径向截面是圆形、长圆形或椭圆形结构。

所述的吸热器本体是一整体的平板圆形结构。

所述的吸热器本体由四块90°扇形平板拼构成的圆形结构。

所述的吸热器本体由四块90°扇形的弧面板拼构成的具有中心凸出或中心凹进的四棱锥形结构。

本发明的太阳能热气机的整体组合式吸热器，将热气机的吸热器设计成一个圆形的整体组合式吸热器，或者由四块90°扇形物拼成一个圆形，用以吸收太阳聚光辐射热，循环工质从该整体组合式吸热器中获取热量。本发明具有如下特点：

1、外形简单，加工工艺可靠，方便大批量生产，成本低；

2、接受辐射的全部表面积被充分利用，没有管式吸热器中心位置的热防护头锥，也不存在管间缝隙会泄漏部分辐射的弊端；

3、内嵌式流道布置的自由度大，气体换热效果良好，流动阻力小；

4、介质进出口既可以布置成多根单管的型式，也可以布置成一根总管的型式。

附图说明

图1是本发明的整体式吸热器与外部多管路连接方式的结构示意图；

图2是本发明的整体式吸热器与外部单管路连接方式的结构示意图；

图3是本发明的由1/4扇形拼装成圆形的整体组合式吸热器的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是本发明的由1/4扇形拼装成四棱锥形的组合式整体吸热器的结构示意图；

图6是本发明流体通道一实施例的结构示意图；

图7是本发明流体通道径向断面结构示意图；

图8是本发明流体通道径向断面另一实施例的结构示意图。

其中：

1：吸热器本体        2：流体通道

3：流体进口          4：流体出口

5：连接管路          6：气缸

7：回热器            8：平板

9：弧面板

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的太阳能热气机的整体组合式吸热器做出详细说明。

本发明所涉及的吸热器装置一般位于太阳能热气机的前部，即太阳聚光镜的焦点位置附近，它本质上属于一种吸收太阳辐射热的气体热交换器。

该组合式整体吸热器的正面面对太阳聚光镜，吸收镜子反射的辐射热量。为了减少吸热器的散热损失，在其周围有必要设置具有保温功能的外罩，也称集热腔。同时，吸热器的背面也设置有保温材料，既作为后部零件的热防护，同时对吸热器也起到保温隔热的作用。

本发明的太阳能热气机的整体组合式吸热器，将多管式吸热器改用整体组合式吸热器取代，它是一个整圆，或者由四块扇形物体拼装成一个整圆-平面形或四棱锥形，主要针对吸收太阳聚光辐射的热气机装置，用于循环工质从该整体组合式吸热器中获取热量。

如图1所示，本发明的太阳能热气机的整体组合式吸热器，包括：圆形结构的吸热器本体1、形成在吸热器本体1内的多个流体通道2、形成在吸热器本体1表面上的分别与吸热器本体1内的多个流体通道2两端的端口对应连通的流体进口3和流体出口4，所述的流体进口3通过连接管路5连接气缸6，所述的流体出口4通过连接管路5连接回热器7。所述的吸热器本体1内的多个流体通道2是与吸热器本体1整体铸造构成。所述的吸热器本体1的外表面是平面或波纹结构的表面。吸热器本体和连接管路均由高温合金加工制成。

所述的吸热器本体1也可以由上下对称的两片板体焊接而成，所述的多个流体通道2是由形成在上下对称的两片板体的相对面上的对称的半圆形的通道凹槽对接构成。

每个流体通道具有各自独立的进口和出口，并分别与外部连接管路相通。如图6所述的每个流体通道2对应连接一个流体进口3和一个或多个流体出口4。

所述的多个流体通道可以最终并入一个共同的流体进口或流体出口，再通过连接管路与太阳能热气机的气缸和蓄热式回热器相连通，也可以每根管各自与气缸和回热器连通，如图1、图2所示。所述的多个流体通道2对应连接一个流体进口3和一个流体出口4。

如图7、图8所示，所述的流体通道2的径向截面是圆形、长圆形或椭圆形结构。

所述的多个流体通道2设计为可以耐20MPa以上高压。

所述的吸热器本体1是一整体的平板圆形结构。

由于四缸布置目前在太阳能热气机领域占据主导地位，故本发明把整体式吸热器设计成90°扇形，四个这样的扇形拼接成一个圆形。每个扇形加热器组件与一套气缸-回热器-冷却器构成相对完整的系统，以完成热力学的斯特林循环并输出轴功。四套子系统结构完全相同，只是输出轴功的曲轴具有90度的相位差，用以保证输出功率的平稳和连续性。实际上，将吸热器做成整体圆形并与4个气缸以及相应的回热器通过管路连接，效果是一样的。如图3、图4所示，所述的吸热器本体1由四块90°扇形平板8拼构成的圆形结构。或是由图5所示，所述的吸热器本体1由四块90°扇形的弧面板9拼构成的具有中心凸出或中心凹进的四棱锥形结构。

Claims (9)

1.一种太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，包括：圆形结构的吸热器本体(1)、形成在吸热器本体(1)内的多个流体通道(2)、形成在吸热器本体(1)表面上的分别与吸热器本体(1)内的多个流体通道(2)两端的端口对应连通的流体进口(3)和流体出口(4)，所述的流体进口(3)通过连接管路(5)连接气缸(6)，所述的流体出口(4)通过连接管路(5)连接回热器(7)，所述的吸热器本体(1)的外表面是平面或波纹形的表面。

2.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的吸热器本体(1)内的多个流体通道(2)是与吸热器本体(1)整体铸造构成。

3.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的吸热器本体(1)是由上下对称的两片板体焊接而成，所述的多个流体通道(2)是由形成在上下对称的两片板体的相对面上的对称的半圆形的通道凹槽对接构成。

4.根据权利要求1或2或3所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的每个流体通道(2)对应连接一个流体进口(3)和一个或多个流体出口(4)。

5.根据权利要求1或2或3所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的多个流体通道(2)对应连接一个流体进口(3)和一个流体出口(4)。

6.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的流体通道(2)的径向截面是圆形、长圆形或椭圆形结构。

7.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的吸热器本体(1)是一整体的平板圆形结构。

8.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的吸热器本体(1)由四块90°扇形平板(8)拼构成的圆形结构。

9.根据权利要求1所述的太阳能热气机的整体组合式吸热器，其特征在于，所述的吸热器本体(1)由四块90°扇形的弧面板(9)拼构成的具有中心凸出或中心凹进的四棱锥形结构。

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