CN103673316A - 一种太阳光热接收器 - Google Patents

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缪同群
张贵彦
王志洲
刘宝星
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SHANGHAI NEW INDUSTRIES OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

一种太阳光热接收器。包括保温材料、高反射率材料在内,其特征在于:积分球壳体外壁外覆盖有保温材料,保温材料外涂有高反射率材料,积分球壳体内偏于一侧设有球形空腔,球形空腔内孔壁外,沿球形空腔圆周均布有互相连通的中空通道,球形空腔距积分球壳体距离最短处的中心开有积分球小孔,中空通道充有导热的工作介质。由于采用了最接近黑体的带有小孔的全中空球面空腔结构的积分球作为吸收体来吸收入射的太阳光,并且无金属丝等破坏黑体特性的结构,采用开放式小孔的结构,避免了窗口玻璃的耐高温高压问题,降低了设计和制作难度,具有光谱吸收特性好、太阳光能量利用率高的优点。

Description

一种太阳光热接收器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种太阳光热接收器,属于新能源技术领域。
背景技术
[0002] 太阳能光热发电技术是目前太阳能开发利用的一种重要手段,其中接收器是太阳能光热发电系统中的核心装置,它将定日镜捕捉聚焦的太阳能收集转化为高温热能,为发电机组提供所需的动力源。目前常用的接收器主要有以下几种。
[0003] 管状接收器是塔式太阳能光热发电系统中常用到的一种装置,如图1所示。它由若干竖直排列的管子组成一个圆筒体,管外壁涂有耐高温的选择性吸收涂层。经过定日镜聚焦的太阳光照射在圆筒体外壁,使得外壁吸收太阳光而升温进而将热能传给管内流过的工质。管状吸收器的优点是可以吸收来自四周360°范围的光,但由于管外壁的吸收层暴露在周围环境中,热量损失较多,热能利用率不高;而且选择性吸收涂层对光的吸收作用是有选择性的,这本身就损失了 一部分能量。
[0004] 空腔式接收器也是塔式太阳能光热发电系统常用的一种接收器,其结构示意图如图2所示。该接收器采用带有一开口的空腔作为吸收体,由于带开口的空腔接近黑体性质,大部分入射的太阳光在经过腔内壁的多次反射后被吸收,只有少部分从开口逸出。为了增大吸收面积,通常在腔内壁上面加上金属丝网或者陶瓷片作为吸收体,腔内的气体是加热对象即工作物质。吸收体吸收太阳光后直接加热腔内的气体到高温,高温气体输出到储热装置将热量储存起来加以利用。空腔式接收器对光的吸收性能要优于选择性吸收涂层。为了增加腔内的压力,加快腔内工作物质与吸收体的换热速度,通常在开口上面增加一透明石英玻璃窗口。但高温高压气体带来了另一个问题,即石英玻璃窗口要长期承受几十个大气压甚至更高的压强,石英玻璃窗口的的耐高压性能成为一个突出的问题。为此需要对石英玻璃进行专门设计,使其满足高压工作环境。
[0005] 空腔式接收器的太阳光能量利用率要高于管状接收器,但是其中的金属丝网或者陶瓷片等结构的存在破坏了空腔的黑体特性,带来了额外的能量损失;另一方面存在石英玻璃窗口的耐高温高压问题,需要进行专门设计。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于为了进一步降低太阳能光热系统中接收器的热量损失,提高系统效率,采用全中空球面空腔结构的积分球作为吸收体来吸收入射的太阳光,空腔吸收太阳光热量后内壁温度升高,然后热量沿着高热导率壳体材料向里传导;热量传导至附近的管状中空通道外壁后被通道里面充有的液体工作物质吸收;工作物质吸收热量后温度升高,进而推动发电机发电的一种太阳光热接收器。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
包括保温材料、高反射率材料在内,其特征在于:积分球壳体外壁外覆盖有保温材料,保温材料外涂有高反射率材料,积分球壳体内偏于一侧设有球形空腔,球形空腔内孔壁外,沿球形空腔圆周均布有互相连通的中空通道,球形空腔距积分球壳体距离最短处的中心开有积分球小孔,中空通道充有导热的工作介质;所述的积分球壳体选用碳化硅陶瓷材料,所述的工作介质液体,积分球小孔的直径在14(Tl80mm之间。
[0008] 实施该技术后的明显优点和效果是:一种太阳光热接收器由于采用了最接近黑体的带有小孔的全中空球面空腔结构的积分球作为吸收体来吸收入射的太阳光,并且无金属丝等破坏黑体特性的结构,采用开放式小孔的结构,避免了窗口玻璃的耐高温高压问题,降低了设计和制作难度,具有光谱吸收特性好、太阳光能量利用率高的优点。
附图说明
[0009] 图1为塔式太阳能光热发电系统的管状接收器结构示意图;
图2为塔式太阳能光热发电系统的空腔式接收器结构示意图;
图3为本发明一种太阳光热接收器结构示意图;
其中,1-高反射率材料、2-保温材料、3-积分球壳体、4-外壁、5-内孔壁、6-积分球小孔、7-中空通道、8-球形空腔。
具体实施方式
[0010] 以下结合附图,对本发明作进一步描述。
[0011] 参见附图3,积分球壳体(3)外壁(4)外覆盖有保温材料(2),保温材料(2)外涂有高反射率材料(1),积分球壳体(3)内偏于一侧设有球形空腔(8),球形空腔(8)内孔壁(5)夕卜,沿球形空腔(8)圆周均布有互相连通的中空通道(7),球形空腔(8)距积分球壳体(3)距离最短处的中心开有积分球小孔(6),组成太阳光热接收器。积分球壳体(3)的制作选用碳化硅陶瓷材料,中空通道(7)里面充有工作介质为液体。
[0012] 参见附图3,由定日镜反射聚焦的太阳光以很小的光斑从积分球小孔(6)入射到积分球壳体(3)内的球形空腔(8)的内孔壁(5),内孔壁(5)吸收入射的大部分阳光能量后温度升高,很小一部分阳光能量从积分球小孔(6)逸出。热量从内孔壁(5)沿着积分球壳体(3)向外传播,使中空通道(7)的外壁(4)的温度升高,外壁(4)再将热量传递给中空通道(7)里面的吸热导热工作介质。工作介质吸收热量后可以直接推动发电机发电,或者将热量储存起来以备需要时再用。
[0013] 积分球壳体(3)外面覆盖涂有高反射率涂层(I)的绝热保温材料(2),以防止热量传导至积分球壳体(3)外部,减少热量损失。
[0014] 根据上述原理和结构,本发明不仅可应用于太阳光热发电系统,还可用于太阳能集中供热系统、海水淡化和热解水制氢等领域。

Claims (4)

1.一种太阳光热接收器,包括保温材料、高反射率材料在内,其特征在于:积分球壳体外壁外覆盖有保温材料,保温材料外涂有高反射率材料,积分球壳体内偏于一侧设有球形空腔,球形空腔内孔壁外,沿球形空腔圆周均布有互相连通的中空通道,球形空腔距积分球壳体距离最短处的中心开有积分球小孔,中空通道充有导热的工作介质。
2.根据权利要求1所述的一种太阳光热接收器,其特征在于:所述的积分球壳体选用碳化硅陶瓷材料。
3.根据权利要求1所述的一种太阳光热接收器,其特征在于:所述的工作介质是液体。
4.根据权利要求1所述的一种 太阳光热接收器,其特征在于:积分球小孔的直径在140^180mm 之间。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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