CN106288451A - 一种太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能集热器，包括吸热装置，以及设置于所述吸热装置外围防止热量流失的炉膛体，所述吸热装置包括第一分流管和第二分流管、沿所述第一分流管和第二分流管长度方向并排设置用于形成太阳光照射面的若干组集热管单元，以及用于将沿若干组所述集热管单元依次流动的液体工质导入导出的进流管和出流管，所述进流管和出流管分别贯穿所述炉膛体且与外部热交换装置相连接。此结构设计，将若干组集热管单元通过第一分流管和第二分流管进行依次贯通连接，有效的增加了太阳光的照射面积，提高了集热管中的液体介质的热转换效率，且通过外围炉膛体的设置，有效防止热量流失，防止液体介质受温差波动而堵塞集热管。

Description

一种太阳能集热器
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电技术领域，尤其涉及一种太阳能集热器。
背景技术
随着文明的发展，化石燃料的使用急剧增加，这导致了严重的环境污染问题和全球变暖，该问题已成为国际社会的热门话题，但是由于发达国家、发展中国家和欠发达国家之间的与本国利益相关的不同意见而正走向一个不期望的方向。与其相应地，做出了对开发新的可再生能源的各种尝试，以积极地应对全球变暖和环境问题。新的可再生能源是指通过转换传统的化石燃料进行利用或对包括阳光、水、地热、生物有机体等可再生能源而进行利用的能量。其特性是面向可持续能源供给系统的未来能源。由于油价不稳定和气候变化协议的限制等，新的可再生能源的重要性变大。可再生能源包括太阳热、太阳光、生物质能、风力、小水电、地热、海洋能和废弃物能源等，而新能源包括燃料电池、液化煤炭、气化煤炭和氢能。问题是，从新的可再生能源、特别是太阳光发电的成本未达到等于利用化石燃料的传统火力发电的成本的电网平价。但是，随着技术的发展进步，从新的可再生能源中的太阳热发电的太阳热发电在发电成本上持续降低，而在发电效率正在逐渐提高。
现有技术下有采用通过追踪太阳的同时以高效率的聚光器在短焦距内对太阳能进行聚集，进而对太阳能集热器中的液体介质进行加热，之后在与外部发电装置进行热转换，而采用此方式设计的太阳能集热器存在发热效率低、保温效果差、液体介质受白天和黑夜温差影响容易固结，且集热器中的集热管受热不均，受热面积小等诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保温效果好、热转换效率高的定弧长拱腔式液体工质太阳能集热器。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种太阳能集热器，包括用于太阳光照射的吸热装置，以及设置于所述吸热装置外围防止热量流失的炉膛体，所述吸热装置包括平行架设于所述炉膛体内的第一分流管和第二分流管、沿所述第一分流管和第二分流管长度方向并排设置用于形成太阳光照射面的若干组集热管单元，以及用于将沿若干组所述集热管单元依次流动的液体工质导入导出的进流管和出流管，所述进流管和出流管分别贯穿所述炉膛体且与外部热交换装置相连接。
其中，所述集热管单元包括用于依次并排设置后形成拱形吸热面的第一集热管单元，以及用于依次并排设置后与拱形吸热面平滑过渡连接形成倾斜吸热面的第二集热管单元。
其中，所述第一集热管单元的管长及弧长均设置为相等，所述第二集热管单元的管长呈依次递减设置且弧长相等；
其中，所述第一集热管单元和所述第二集热管单元均设置有弧形顶部、与所述弧形顶部的两端贯通连接的两个支撑部、分别与两个支撑部贯通连接的两个承重部，两个所述承重部分别与所述第一分流管和第二分流管贯通连接。
其中，所述第一集热管单元和所述第二集热管单元均由若干根集热管并排组合而成，组合后的所述第一集热管单元和所述第二集热管单元的承重部的集热管分散设置。
其中，所述第一分流管和第二分流管沿管长方向均间隔设置有若干个分流单元，所述分流单元分别与所述承重部的管口相连通，且所述分流单元通过并排设置的第一集热管单元和第二集热管单元依次贯通设置。
其中，所述第一分流管或第二分流管的分流单元分别对应设置有排污管。
其中，所述进流管和出流管分别设置于所述第一分流管或第二分流管的两端。
其中，所述炉膛体由内到外依次设置有真空隔热层、复合保温层及保温壳体，且所述炉膛体的一端设置有便于太阳光光线射入的开口。
其中，所述外部热交换装置包括低温液体工质罐、用于将低温液体工质罐中的低温液体工质导入进流管的液体泵、与所述出流管相连接用于储存高温液体工质的高温液体工质罐、以及设置在所述低温液体工质罐和高温液体工质罐之间的汽轮发电设备。
本发明的有益效果：本发明包括用于太阳光照射的吸热装置，以及设置于所述吸热装置外围防止热量流失的炉膛体，所述吸热装置包括平行架设于所述炉膛体内的第一分流管和第二分流管、沿所述第一分流管和第二分流管长度方向并排设置用于形成太阳光照射面的若干组集热管单元，以及用于将沿若干组所述集热管单元依次流动的液体工质导入导出的进流管和出流管，所述进流管和出流管分别贯穿所述炉膛体且与外部热交换装置相连接。此结构设计，将若干组集热管单元通过第一分流管和第二分流管进行依次贯通连接，有效的增加了太阳光的照射面积，提高了集热管中的液体介质的热转换效率，且通过外围炉膛体的设置，有效防止热量流失，防止液体介质受温差波动而堵塞集热管。
附图说明
图1是本发明一种太阳能集热器吸热装置的轴测图。
图2是图1中第一集热管单元的轴测图。
图3是图1中第二集热管单元的轴测图。
图4是图2中的小集热单元的轴测图。
图5是图4中A处的局部放大图。
图6是图3中的小集热单元的轴测图。
图7是图6中B处的局部放大图。
图8是图1中第一分流管和第二分流管安装后的轴测图。
图9是图8中E处的局部放大图。
图10是图8中C处的局部放大图。
图11是图8中D处的局部放大图。
图12是图1中炉膛体的截面图。
图13是图1中炉膛体的轴测图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1及图13所示，该液体工质太阳能集热器包括用于太阳光照射的吸热装置1，以及设置于吸热装置1外围防止热量流失的炉膛体2，吸热装置1包括平行架设于炉膛体2内的第一分流管11和第二分流管12、沿第一分流管11和第二分流管12长度方向并排设置用于形成太阳光照射面的若干组集热管单元13，以及用于将沿若干组集热管单元13依次流动的液体工质导入导出的进流管14和出流管15，进流管14和出流管15分别贯穿炉膛体2且与外部热交换装置相连接。当太阳光穿过炉膛体一侧壁上的开口，照射到有若干组集热管单元并排组合而成的太阳光照射面时，通过进流管导入若干组集热管单元内的液体工质，在第一分流管和第二分流管的作用下沿若干组集热管单元依次流动时被加热为高温液体，加热后的高温液体最终通过出流管流入外部热交换装置。优选的，本实施例中的液体工质设置为加热熔盐，外部热交换装置包括低温液体工质罐、用于将低温液体工质罐中的低温液体工质导入进流管14的液体泵、与出流管相连接用于储存高温液体工质的高温液体工质罐、以及设置在低温液体工质罐和高温液体工质罐之间的汽轮发电设备。
作为进一步优选，上述太阳能集热器为尽可能多的接受太阳光的照射，在实际应用中会被架设到高处，然后通过布置在地面上的太阳能透镜群通过自动追踪太阳光，并对设置在炉膛体内的吸热装置进行照射，从而有效增加太阳能集热器的光照强度，提高热量转换效率。
本实施例中，如图2及图3所示，集热管单元13包括用于依次并排设置后形成拱形吸热面的第一集热管单元131，以及用于依次并排设置后与拱形吸热面平滑过渡连接形成倾斜吸热面的第二集热管单元132。作为优选，如图4及图5所示，第一集热管单元131的管长及弧长均设置为相等，如图6及图7所示，第二集热管单元132的管长呈依次递减设置且弧长相等；依此方式进行设置，便于将第一集热管单元与第二集热管单元组合后形成如图1所示形状的集热腔体，进而便于从底部照射来的太阳光不宜从相邻热管之间射出，且能够有效的增大受光面积，提高集热管单元的热转换效率。
本实施例中，如图1及图4所示，第一集热管单元131和第二集热管单元132均设置有弧形顶部1311、与弧形顶部1311的两端贯通连接的两个支撑部1312、分别与两个支撑部1312贯通连接的两个承重部1313，两个承重部1313分别与第一分流管11和第二分流管12贯通连接，第一集热管单元131和第二集热管单元132均由8根集热管1314并排组合而成，组合后的第一集热管单元131和第二集热管单元132的承重部1313的集热管分散设置。
采用上述结构设计的集热管单元，以第一集热管单元为例，首先将结构相同的8根集热管折弯后并排组合成如图4所示的第一集热管单元的小集热单元，该小集热单元的支撑部1312与弧形顶部采用紧密并排对齐的结构焊接为一体，然后再将承重部的集热管采用如图4所示的分叉结构呈分散设置且左右对称，依此分散整个小集热单元的重量，为了进一步的使得承重部具有较好的承重效果，防止空心的集热管变形，在承重部的末端套设有套管，以此使得承重更加稳定可靠。
采用上述同样的原理和结构，第二集热管单元在并排设置时，为了使得在顶部形成一个倾斜面，有效防止太阳光流失，用于组成第二集热管单元的集热管的长度弧长固定且管长依次递减，支撑部和承重部均与第一集热管单元的支撑部和承重部设置为相同结构，并依次对齐后使得承重部的管口分别与如图8所示的第一分流管和第二分流管上的圆孔相配合，最终组合成如图1所示的吸热装置1。
如图8和图9所示，本实施例中的第一分流管11和第二分流管12沿管长方向均间隔设置有若干个分流单元111，分流单元111分别与承重部1313的管口相连通，且分流单元111通过并排设置的第一集热管单元131和第二集热管单元132依次贯通设置，分流单元的设置是采用在分流管上均布防止液体介质沿分流管长度方向直接流到的阻挡片112的方式进行设计的，即将阻挡片径向插入开设于分流管上的开槽内，使得阻断液体介质的轴向流动，依此使得第一分流管的分流单元内的液体介质沿集热管的一端流向另一端并流向第二分流管的分流单元内，为了使得相邻的分流单元能够依次贯通连接，如图10所示，设置于第一分流管两端的分流单元上仅设置有8个分流口，剩余的分流单元及第二分流管上的分流单元上均设置于16个分流口122，以此方式使得第一分流管上的分流单元与第二分流管上的分流单元依次贯通。
如图11所示，为了防止加热熔盐在集热管中流动时阻塞或长期使用过程中需要集热管进行清洗排污，第二分流管的分流单元111分别对应设置有排污管112。也可以将排污管设置到第一分流管的分流单元上。
本实施例中，如图8所示，进流管14和出流管15分别设置于第一分流管11的两端的分流单元相连接，进流管与外部热交换装置中的液体泵相连接，出液口与外部用于储存高温液体工质的高温液体工质罐相连接，依此将高温熔盐吸收到的热量进行转换发电。
本实施例中，如图12所示，炉膛体2由内到外依次设置有真空隔热层21、复合保温层22及保温壳体23，且炉膛体2的一端设置有便于太阳光光线射入的开口24。作为优选，复合保温层22采用硅酸铝棉层及在硅酸铝棉层正反两面覆盖铝箔层的方式进行设计，并配合真空隔热层及保温壳体进行有效保温，以此防止加热后的高温熔盐受温度波动而凝结。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能集热器，其特征在于：包括用于太阳光照射的吸热装置，以及设置于所述吸热装置外围防止热量流失的炉膛体，所述吸热装置包括平行架设于所述炉膛体内的第一分流管和第二分流管、沿所述第一分流管和第二分流管长度方向并排设置用于形成太阳光照射面的若干组集热管单元、以及用于将沿若干组所述集热管单元依次流动的液体工质导入导出的进流管和出流管，所述进流管和出流管分别贯穿所述炉膛体且与外部热交换装置相连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述集热管单元包括用于依次并排设置后形成拱形吸热面的第一集热管单元，以及用于依次并排设置后与拱形吸热面平滑过渡连接形成倾斜吸热面的第二集热管单元。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述第一集热管单元的管长及弧长均设置为相等，所述第二集热管单元的管长呈依次递减设置且弧长相等。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述第一集热管单元和所述第二集热管单元均设置有弧形顶部、与所述弧形顶部的两端贯通连接的两个支撑部、分别与两个支撑部贯通连接的两个承重部，两个所述承重部分别与所述第一分流管和第二分流管贯通连接。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述第一集热管单元和所述第二集热管单元均由若干根集热管并排组合而成，组合后的所述第一集热管单元和所述第二集热管单元的承重部的集热管分散设置。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述第一分流管和第二分流管沿管长方向均间隔设置有若干个分流单元，所述分流单元分别与所述承重部的管口相连通，且所述分流单元通过并排设置的第一集热管单元和第二集热管单元依次贯通设置。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述第一分流管或第二分流管的分流单元分别对应设置有排污管。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述进流管和出流管分别设置于所述第一分流管或第二分流管的两端。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述炉膛体由内到外依次设置有真空隔热层、复合保温层及保温壳体，且所述炉膛体的一端设置有便于太阳光光线射入的开口。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器，其特征在于：所述外部热交换装置包括低温液体工质罐、用于将低温液体工质罐中的低温液体工质导入进流管的液体泵、与所述出流管相连接用于储存高温液体工质的高温液体工质罐、以及设置在所述低温液体工质罐和高温液体工质罐之间的汽轮发电设备。
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