CN103090550B - 一种太阳能接收器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能接收器，所述太阳能接收器包括介质输入装置和介质输出装置，还包括若干分别连通介质输入装置和介质输出装置的管道，所述各管道的进口端分别与介质输入装置连通，所述各管道的出口端分别与介质输出装置连通，所述介质输入装置为太阳能接收端，所述介质的初始状态为液态。本发明的太阳能接收器中，工作介质在底部为液态或者气液混合状态，在顶部为气态，从而既避免了气体类介质比热容小且对接收器的承压能力要求高的问题，也避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。

Description

一种太阳能接收器
技术领域
本发明涉及新能源领域，更具体的说，涉及一种太阳能接收器。
背景技术
太阳能热发电由于是通过聚光镜把辐射密度低得太阳能光线经过汇聚后，加热载热介质，推动气体涡轮机或斯特林机进行发电，具有太阳能到电能转换效率高的特点，越来越得到人们的重视。
通过碟式太阳能接收器的载热流体一般分为气体类(空气)和液体类(水，熔融盐等)介质，气体类介质在接收器中与吸收材料(如高温陶瓷泡沫等)换热，带走吸收材料上的经过碟式反射镜聚光后的所获得的太阳能。
由于气体类介质热容比较小，经过太阳能加热升温后压力增加很大，这类接收器需要盘管或耐压腔来承担系统在接收器上的压力增加，对追踪太阳过程中接收器需要倾斜对工作介质的流动影响不大。
而液体类介质一般热容比较大，经过接收器换热后能够带走更多的热量，但需要考虑在碟式系统上应用时，接收器随太阳运动轨迹的变化而影响接收器内液体界面的变化，如果接收面不能及时补充液体介质，就会形成局部过热和热传输空载，甚至烧毁接收器的后果。
发明内容
本发明的目的之一在于：为解决上述现有技术所述的现有太阳能接收器的缺陷提供一种新的太阳能接收器。
本发明为解决上述现有技术的缺陷，提供了一种太阳能接收器，包括介质输入装置和介质输出装置，还包括若干分别连通介质输入装置和介质输出装置的管道，所述各管道的进口端分别与介质输入装置连通，所述各管道的出口端分别与介质输出装置连通，所述介质输入装置为太阳能接收端，所述介质的初始状态为液态。
优选地，所述介质输入装置和介质输出装置分别为中空壳体，所述介质输入装置和介质输出装置的壳体上分别设有介质进口和介质出口，所述介质输入装置的内部空腔为第一介质空腔，所述介质输出装置的内部空腔为第二介质空腔。
优选地，所述第一介质空腔内设有第一介质引流件，所述第一介质引流件为亲水材质部件。
优选地，所述各管道内设有第二介质引流件，所述第二介质引流件为亲水材质部件。
优选地，所述第二介质引流件为耐高温材质部件。
优选地，所述介质输入装置的中心设有为通孔的入光孔，所述各管道分别固定安装在所述入光孔周围，以便汇聚后的太阳光从所述入光孔进入所述太阳能接收器内部使得各所述管道接收到太阳光。
优选地，所述各管道之间以及各管道外围设有填充件，所述填充件为保温材质部件。
优选地，所述填充件为泡沫陶瓷。
优选地，所述各管道的两侧对称设有固定安装的肋片，所述各管道以及各管道的肋片在所述入光孔的外围围成一圈，任意两个相邻管道的肋片之间留有间隙，所述填充件固定安装在所述肋片的外侧。
优选地，所述肋片为耐高温吸热材质部件，所述肋片的内侧表面涂有吸热涂层，所述各管道外壁上涂有吸热涂层。
本发明的太阳能接收器，通过连接介质输入装置和介质输出装置的若干管道，使得介质输入装置和/或管道接收太阳光之后，其内部介质温度升高，变成气体后进入介质输出装置，从而让工作介质作为太阳能输出的载体。且本发明的太阳能接收器中，工作介质在底部为液态或者气液混合状态，在顶部为气态，从而既避免了气体类介质比热容小且对接收器的承压能力要求高的问题，也避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。
本发明的一种实施方式中，还在各管道之间以及各管道外围设有保温材质的填充件以保证管道在高于环境温度的状态下工作，极大提高了太阳能接收器的能源利用效率。而肋片的使用则进一步补充了管道与管道之间的间隙，增加了太阳光的接收面面积。进一步提高了太阳能接收器的能源利用效率。管道外壁以及肋片的内侧面涂覆吸热涂层也能提高太阳能接收器的能源利用效率。
本发明的另一实施方式中，第一介质空腔中设有亲水材质的第一介质引流件，使得太阳能接收器在发生位置变化而工质补充又不够及时的时候保证整个介质输入装置的底部(亦即接收太阳光直射的一面)均匀分布有适量工质。还可以在各管道内设有为亲水材质部件的第二介质引流件，将液态工作介质从介质输入装置中吸入管道中，并在介质流动过程中吸收太阳光的热量从低温工质转化成高温工质流出太阳能接收器。从而避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。
附图说明
图1为本发明的太阳能接收器的第一种实施方式的原理示意图；
图2为本发明的太阳能接收器的第二种实施方式的原理示意图；
图3为本发明的太阳能接收器的第二种实施方式的俯视图；
图4a为图3中C-C方向剖切后的太阳能接收器的爆炸示意图一；
图4b为图3中C-C方向剖切后的太阳能接收器的爆炸示意图二；
图5为本发明的太阳能接收器的第二种实施方式的主视图；
图6为图5中D-D方向剖切后的太阳能接收器的爆炸示意图；
图7为图6中去掉两块填充件后的太阳能接收器的爆炸示意图；
图8为本发明的太阳能接收器的第三种实施方式的原理示意图；
图9为本发明的太阳能接收器的第三种实施方式的俯视图；
图10为图9中E-E方向剖切后的太阳能接收器的爆炸示意图；
图11为本发明的太阳能接收器的第一种实施方式的主视图；
图12为图11中F-F方向剖切后的太阳能接收器的爆炸示意图；
图13为本发明的太阳能接收器的第三种实施方式的管道和填充件支架的俯视图；
图14为本发明的太阳能接收器的第三种实施方式的管道和填充件支架的原理示意图；
图15为图13中G-G方向剖切后的管道和填充件支架的爆炸示意图；
图16为图15中H部分的局部放大示意图。
具体实施方式
本发明的太阳能接收器，通过连接介质输入装置和介质输出装置的若干管道，使得介质输入装置和/或管道接收太阳光之后，其内部介质温度升高，变成气体后进入介质输出装置，从而让工作介质作为太阳能输出的载体。且本发明的太阳能接收器中，工作介质在底部为液态或者气液混合状态，在顶部为气态，从而既避免了气体类介质比热容小且对接收器的承压能力要求高的问题，也避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。下面结合附图详细介绍本发明的太阳能接收器：
如图1至图16所示，在第一种实施方式和第二种实施方式中，太阳能接收器包括介质输入装置3和介质输出装置1，还包括若干分别连通介质输入装置3和介质输出装置1的管道2。各管道2的进口端分别与介质输入装置3连通，各管道2的出口端分别与介质输出装置1连通。其中介质输入装置3为太阳能接收端，太阳能接收器中流通的介质的初始状态为液态。
进一步的，介质输入装置3的中心设有为通孔的入光孔302，各管道2分别固定安装在入光孔302周围，以便汇聚后的太阳光从入光孔302进入太阳能接收器内部使得各管道2接收到太阳光。本发明的具体实施方式中，入光孔302为圆形通孔，各管道2均匀排布在入光孔302周围。实际使用的时候，入光孔302的具体形状不限，各管道2的排布方式不限。各管道2的优选排布方式为尽量密集，以避免太阳光从各管道之间的间隙中射出，使得太阳光的能源能最大化的被转化成热能。
以下关于介质输入装置3和介质输出装置1的介绍中，第一种实施方式并没有给出相关附图，但是同样适用于第一种实施方式：
进一步的，介质输入装置3和介质输出装置1分别为中空壳体，介质输入装置3和介质输出装置1的壳体上分别设有介质进口300和介质出口100，介质输入装置3的内部空腔为第一介质空腔301，介质输出装置1的内部空腔为第二介质空腔101。
其中，第一介质空腔301和第二介质空腔101外接其它装置，具体位置不限。第一介质空腔301的优选位置为介质输入装置3的底部，第二介质空腔101的优选位置为介质输出装置1的顶部。
进一步的，还可以在第一介质空腔301中设有亲水材质的第一介质引流件303，使得太阳能接收器在发生位置变化而工质补充又不够及时的时候保证整个介质输入装置3的底部(亦即接收太阳光直射的一面)均匀分布有适量工质。从而避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。
第三种实施方式和第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于：
如图2至图7所示，各管道2之间以及各管道2外围设有填充件4，填充件4为保温材质部件。填充件填满各管道2之间的间隙，并在各管道2外围形成保温层，以保证各管道2在高于环境温度的状态下工作，极大提高了太阳能接收器的能源利用效率。进一步的，填充件4为泡沫陶瓷。
具体的，在各管道2的两侧对称设有固定安装的肋片201，各管道2以及各管道2的肋片201在入光孔302的外围围成一圈，填充件4固定安装在肋片201的外侧。
进一步的，任意两个相邻管道的肋片之间留有间隙，从而为热胀冷缩留有伸缩空间。更进一步的，肋片为耐高温吸热材质部件，肋片的内侧表面涂有吸热涂层，各管道外壁上涂有吸热涂层。肋片一般采用耐高温的不锈钢材质部件，防水，不生锈，又能耐较高温度。
肋片的使用则进一步补充了管道与管道之间的间隙，增加了太阳光的接收面面积。进一步提高了太阳能接收器的能源利用效率。管道外壁以及肋片的内侧面涂覆吸热涂层也能提高太阳能接收器的能源利用效率。
如图8至图16所示，在各管道2中设有亲水材质的第二介质引流件200，使得太阳能接收器在发生位置变化而工质补充又不够及时的时候保证管道内均匀分布有适量工质。从而避免了使用液态介质的太阳能接收器在位置变化时容易发生局部过热和热传输空载的问题。
进一步的，各管道2之间以及各管道2外围设有填充件4，填充件4为保温材质部件。填充件4填满各管道2之间的间隙，并在各管道2外围形成保温层，以保证各管道2在高于环境温度的状态下工作，极大提高了太阳能接收器的能源利用效率。进一步的，填充件4为泡沫陶瓷。
与第二种实施方式不同的是，本实施方式中一根管道的外侧需要多个从上到下一次排列的填充件4在管道外围形成保温层，而第二种实施方式中一根管道的外侧只需要一个长度与接收太阳光的管道长度相等的填充件4在管道外围形成保温层。即区别在于填充件4的长度。本实施方式中，为保证保温层的工作效率，在填充件4之间、填充件4与介质输出装置1之间以及填充件4与介质输入装置3之间设有保温垫片400，以增加保温层的工作效率，并防止热量从介质输入装置3和介质输出装置1流失。
具体的，在各管道2的两侧还对称设有固定安装的肋片201，各管道2以及各管道2的肋片201在入光孔302的外围围成一圈，填充件4固定安装在肋片201的外侧。
进一步的，任意两个相邻管道的肋片之间留有间隙，从而为热胀冷缩留有伸缩空间。更进一步的，肋片为耐高温吸热材质部件，肋片的内侧表面涂有吸热涂层，各管道外壁上涂有吸热涂层。肋片一般采用耐高温的不锈钢材质部件，防水，不生锈，又能耐较高温度。
肋片的使用则进一步补充了管道与管道之间的间隙，增加了太阳光的接收面面积。进一步提高了太阳能接收器的能源利用效率。管道外壁以及肋片的内侧面涂覆吸热涂层也能提高太阳能接收器的能源利用效率。
以上对本发明所提供的太阳能接受器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种太阳能接收器，其特征在于，包括介质输入装置和介质输出装置，还包括若干分别连通介质输入装置和介质输出装置的管道，所述各管道的进口端分别与介质输入装置连通，所述各管道的出口端分别与介质输出装置连通，所述介质输入装置为太阳能接收端，所述介质的初始状态为液态；所述介质输入装置和介质输出装置分别为中空壳体，所述介质输入装置和介质输出装置的壳体上分别设有介质进口和介质出口，所述介质输入装置的内部空腔为第一介质空腔，所述介质输出装置的内部空腔为第二介质空腔；所述第一介质空腔内设有亲水材质的第一介质引流件，所述第一介质空腔位于介质输入装置的底部，第二介质空腔位于介质输出装置的顶部。
2.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其特征在于，所述介质在所述太阳能接收器底部为液态或气液混合状态，在顶部为气态，所述介质输入装置的底部为接收太阳光直射的一面。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能接收器，其特征在于，所述各管道内设有第二介质引流件，所述第二介质引流件为亲水材质部件，所述第二介质引流件将液态介质从介质输入装置吸入所述管道中。
4.根据权利要求3所述的太阳能接收器，其特征在于，所述第二介质引流件为耐高温材质部件。
5.根据权利要求1或2或4所述的太阳能接收器，其特征在于，所述介质输入装置的中心设有为通孔的入光孔，所述各管道分别固定安装在所述入光孔周围，以便汇聚后的太阳光从所述入光孔进入所述太阳能接收器内部使得各所述管道接收到太阳光。
6.根据权利要求3所述的太阳能接收器，其特征在于，所述介质输入装置的中心设有为通孔的入光孔，所述各管道分别固定安装在所述入光孔周围，以便汇聚后的太阳光从所述入光孔进入所述太阳能接收器内部使得各所述管道接收到太阳光。
7.根据权利要求5所述的太阳能接收器，其特征在于，所述各管道之间以及各管道外围设有填充件，所述填充件为保温材质部件。
8.根据权利要求6所述的太阳能接收器，其特征在于，所述各管道之间以及各管道外围设有填充件，所述填充件为保温材质部件。
9.根据权利要求7或8所述的太阳能接收器，其特征在于，所述填充件为泡沫陶瓷。
10.根据权利要求7或8所述的太阳能接收器，其特征在于，所述各管道的两侧对称设有固定安装的肋片，所述各管道以及各管道的肋片在所述入光孔的外围围成一圈，任意两个相邻管道的肋片之间留有间隙，所述填充件固定安装在所述肋片的外侧。
11.根据权利要求10所述的太阳能接收器，其特征在于，所述肋片为耐高温吸热材质部件，所述肋片的内侧表面涂有吸热涂层，所述各管道外壁上涂有吸热涂层。
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