CN102628618A - 比重温度分布平衡式导流高效集热管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，包括集热筒，其内表面设置有若干个旋转槽沟结构，导热工质在旋转槽沟结构的引导下，在集热筒内稳定旋转流动。本发明比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，按照流动液体比重、温度、高度的匹配要求，设计集热管装置的倾斜角；同时，利用内部结构加强集热器的表面散热及流动均匀加热，使导热工质在集热管内的加热与流动过程相互兼容与协调，从而提高整个光热转换效率和在集热管内的传输稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚光热发电集热管装置，尤其是一种比重温度分布平衡式导流高效集热管装置。
背景技术
作为新能源行业的重要组成部分的太阳能发电产业，聚光热发电是具有很大潜力和经济技术竞争优势的项目，未来的发展前途广阔。尤其是槽式光热发电装置应用的普及程度远远大于其他各种形式。其优点是：用于聚焦太阳光的抛物面聚光器，集热管加工简单，制造成本较低，耗材量少，加之结构形式不多，容易实现标准化，适合批量生产。
但同时，根据现代化生产质量管理的要求来衡量槽式聚光热发电装置，又有其不可忽视的缺点：与碟式、塔式相比其集热器不但流动路径长、加热吸热工作介质在整个流动过程中不断被加热，由此导致了加热吸热工作介质温度和比重的分布不平衡，由此引起了热量在交换和长距离传输过程中大量损耗从而降低了热利用率等。尤其是集热管中的加热区域与外形不对称导致的局部温度分布不均衡，需要由加热吸热工作介质的吸热来进行平衡。目前，槽式聚光热发电装置的集热管为水平放置，内部加热吸热工作介质水平流动而温度随之上升、液体比重随之下降，又形成新的不平衡。随之在集热管产生一定不规则的湍流，从而破坏流动的有序性并增加阻力、降低吸热均匀性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、能对加热导热工质进行导流、均衡温度、重力与温度梯度相匹配的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置。
为实现上述目的，本发明比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，包括集热筒，其内表面设置有若干个旋转槽沟结构，导热工质在旋转槽沟结构的引导下，在集热筒内稳定旋转流动。
进一步，所述集热筒相对于水平面倾斜设置，其上水口为所述集热筒的低处端口，其下水口为所述集热筒的高处端口。
进一步，若干个所述旋转槽沟结构均匀分布在所述集热筒的内表面上。
进一步，所述旋转槽沟结构由若干个导流板及所述集热筒的内壁构成，导流板相对于所述集热筒内壁倾斜设定角度，导热工质在所述集热筒内沿导流板的导流方向旋转运动。
进一步，所述集热筒包括若干根设定长度的集热单元，相邻两根集热单元的连接端头密封连接成一体。
进一步，所述集热筒通过连接装置安装在若干个槽式光热反射镜支架上，该槽式光热反射镜支架的下部设置有若干个反射镜组件，每个反射镜组件对应于一个所述集热单元。
进一步，所述槽式光热反射镜支架安装在倾斜面上，所述集热筒与倾斜面平行设置，该倾斜面与水平地面呈设定的倾斜角度α。
进一步，所述集热筒的外部套装有将其侧壁包裹的保护筒罩，保护筒罩的内壁与集热筒的外壁之间设置有将两者间隔的支撑座。
进一步，所述保护筒罩采用透光隔热的透明石英玻璃制成。
进一步，所述支撑座外形为圆锥台或梯形，由绝热、耐温材料制成，锥台或梯形的窄端面和宽端面分别与所述集热筒和保护筒罩固定连接，所述支撑座、集热筒和保护筒罩三个部件采用互补膨胀材料制造，其中设置的热胀冷缩与热缩冷胀在温变中相互抵消。
本发明比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，按照流动液体比重、温度、高度的匹配要求，设计集热管装置的倾斜角；同时，利用内部结构加强集热器的表面散热及流动均匀加热，使导热工质在集热管内的加热与流动过程相互兼容与协调，从而提高整个光热转换效率和在集热管内的传输稳定性。
附图说明
图1为本发明安装结构主视示意图
图2为本发明侧视图；
图3为集热筒及保护筒罩的截面示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
本发明的工作原理：
1、物体的热胀冷缩在液体中产生的效应：
在液体底部进行加热后，被加热的局部液体升温后比重变轻，由于浮力的作用向液体的上部抬升，相对温度较低的液体填补抬升后的空隙，如加热过程连续则液体流动形成循环。例如，加热试管底部液体时，试管应倾斜45度左右，以便热冷水的加热循环流动。
2、流动流体的加热结构：
在做水浴加热实验时，经常要给流动的水液体加热，这个加热通过一条玻璃试管和酒精灯实现，方法是将试管相对于水平面倾斜设置，上水口位于低端，下水口位于高端，酒精灯热源位于试管下方。加热时，液体一边流动一边加热，冷水温度低、比重大从低处流入，热水温度高、比重小从高处流出，形成比重与温度的合理梯度分布。
3、内壁旋转槽沟结构：
通过在导热工质流经的内表面设置导流传热结构，此结构在集热筒横截面上形成楔状突起即导流板、纵向在筒内壁上形成类似步枪枪管内的来复线结构的旋转槽沟，引导导热工质在此桶内旋转稳定流动、均匀吸热；楔状突起增大内表面积，使光转换的热量充分传给导热工质。
如图1、图2、图3所示，本发明一种比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，包括支撑部和集热部，支撑部包括保护筒罩14、支撑座23、连接装置4、槽式光热反射镜支架3，集热部为内表面设置有旋转槽沟结构25的集热筒22。
集热筒22包括若干根设定长度的集热单元10，相邻两根集热单元10的连接端头密封连接成一体。若干个槽式光热反射镜支架3间隔设置，集热单元10的长度对应于相邻两个槽式光热反射镜支架3的间隔距离。集热筒22的外部套装有将其侧壁包裹的保护筒罩14，保护筒罩14的内壁与集热筒22的外壁之间设置有将两者间隔固定的若干支撑座23。槽式光热反射镜支架3的顶端设置有连接装置4，保护筒罩14通过连接装置4固定安装在槽式光热反射镜支架3上，从而使集热筒22固定安装，连接装置4密封连接相邻的集热单元10，此若干个集热单元10连接一体，沿南北方向按一定倾斜角度倾斜排列组成一线形成槽式光热反射镜组。槽式光热反射镜支架3的下部设置有若干个反射镜组件2，每个反射镜组件2对应于一个集热单元10。若干个集热单元10、连接装置4、槽式光热反射镜支架3及设置在其上的反射镜组件2相互连接、直线排列一体构成反射镜组1。
集热筒22的内表面均匀分布设置有若干个旋转槽沟结构25，旋转槽沟结构25由若干个导流板及集热筒22的内壁构成，导流板相对于集热筒22内壁倾斜设定角度，导热工质18沿导流板的导流方向引导下，在集热筒22内稳定旋转流动。旋转槽沟结构25具体为在集热筒22内壁上设置类似于螺母内表面的若干条楔状或牛角状突起即导流板，纵向在筒内壁排列形成类似步枪枪管内的来复线结构的旋转槽沟。
槽式光热反射镜支架3安装在倾斜面5上，集热筒22与倾斜面5平行设置，倾斜面5与水平地面7呈设定的倾斜角度α，从而使得集热筒22相对于水平面倾斜设置，并呈α角。集热筒22的上水口为低处端口8，所述集热筒22的下水口为高处端口9。倾斜角度α由所述槽式光热反射镜组的集热入口和出口的液体流速、流量、温度差及平均温度等因素确定。
集热筒22外形为柱筒结构，其由吸热、耐温、热膨胀低的材料制成。保护筒罩14外形为柱筒结构，由透光、绝热、耐温材料制成，如由透明石英玻璃制成。支撑座23外形为圆锥台或梯形，由绝热、耐温材料制成，锥台或梯形的窄端面和宽端面分别与集热筒22和保护筒罩14固定连接，方式可采用紧配合、粘接、笋接或螺丝连接。支撑座23、集热筒22和保护筒罩14三部件采用互补膨胀材料制造，其中设置的热胀冷缩与热缩冷胀在温变中相互抵消。
安装时，反射镜组1由沿南北方向一线排列设置于倾斜面5上的若干槽式光热反射镜单元15组成，倾斜面5与水平地面7呈一定倾斜角度α。
工作时，阳光经反射镜组1的各自反射镜组件2反射聚焦到各自的集热筒22外侧，经光热转换变成热量存于集热筒22材料中，此热量随即通过旋转槽内表面设置的旋转槽沟结构25被流经的导热工质18吸收输运。导热工质18从低处端口8处流入，被加热后从高处端口9处流出。
Claims (10)
1.比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，该装置包括集热筒，其内表面设置有若干个旋转槽沟结构，导热工质在旋转槽沟结构的引导下，在集热筒内稳定旋转流动。
2. 如权利要求1所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述集热筒相对于水平面倾斜设置，其上水口为所述集热筒的低处端口，其下水口为所述集热筒的高处端口。
3. 如权利要求1所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，若干个所述旋转槽沟结构均匀分布在所述集热筒的内表面上。
4. 如权利要求3所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述旋转槽沟结构由若干个导流板及所述集热筒的内壁构成，导流板相对于所述集热筒内壁倾斜设定角度，导热工质在所述集热筒内沿导流板的导流方向旋转运动。
5. 如权利要求1所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述集热筒包括若干根设定长度的集热单元，相邻两根集热单元的连接端头密封连接成一体。
6. 如权利要求5所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述集热筒通过连接装置安装在若干个槽式光热反射镜支架上，该槽式光热反射镜支架的下部设置有若干个反射镜组件，每个反射镜组件对应于一个所述集热单元。
7. 如权利要求6所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述槽式光热反射镜支架安装在倾斜面上，所述集热筒与倾斜面平行设置，该倾斜面与水平地面呈设定的倾斜角度α。
8. 如权利要求1所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述集热筒的外部套装有将其侧壁包裹的保护筒罩，保护筒罩的内壁与集热筒的外壁之间设置有将两者间隔的支撑座。
9. 如权利要求8所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述保护筒罩采用透光隔热的透明石英玻璃制成。
10.如权利要求9所述的比重温度分布平衡式导流高效集热管装置，其特征在于，所述支撑座外形为圆锥台或梯形，由绝热、耐温材料制成，锥台或梯形的窄端面和宽端面分别与所述集热筒和保护筒罩固定连接，所述支撑座、集热筒和保护筒罩三个部件采用互补膨胀材料制造，其中设置的热胀冷缩与热缩冷胀在温变中相互抵消。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: Balanced specific gravity temperature distribution type diversion efficient heat collection tube device Effective date of registration: 20170726 Granted publication date: 20150909 Pledgee: Beijing culture science and technology finance leasing Limited by Share Ltd. Pledgor: RAYSPOWER ENERGY GROUP Co.,Ltd. Registration number: 2017990000687 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 |