CN107218732A - 一种高效的塔式太阳能柱体吸热器 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，主要解决了现有塔式太阳能柱体式吸热器裸露在大气环境中导致散热损失过大的问题，本发明主要包括上档板、钢丝绳索、卷扬机、上操作平台、吸热器、下操作平台、下档板、推进装置、支承塔和垂直分隔档板等，利用上档板、下档板和垂直分隔档板将裸露的吸热器与大气环境分隔开，能够有效减少外界冷风与吸热器高温表面之间的换热损失。本发明在吸热器表面形成半封闭式高温区域，能够减少吸热器自身的散热损，并能够根据定日镜场折射太阳光角度的变化，自动调整上、下档板的开度，从而使得吸热器始终处于最高效的工作状态。

Description

一种高效的塔式太阳能柱体吸热器

技术领域

本发明属于塔式太阳能热发电领域，具体涉及一种高效的塔式太阳能柱体吸热器。

背景技术

塔式太阳能热发电利用独立跟踪太阳的定日镜群把太阳光聚集到塔顶的吸热器上，通过能量的转换把热量传递给热传导液，再由蒸汽发生器产生蒸汽带动蒸汽涡轮发电机来进发电。塔顶的吸热器通常有腔体式和柱体式两种，其中由于柱体式可以360°范围内接受定日镜反射的太阳光而受到重视，图1给出了目前塔式太阳能热发电的工作场景，从该图可以看出，位于塔顶的柱体式吸热器直接裸露在空气中。由于柱体式吸收器表面的温度可高达600℃-700℃之间，吸收器的高温表面积可达100m²,所以有大量的热量以辐射、对流的方式散发到周围大气环境中，因此造成了大量的热损失，降低了柱体式吸热器的热效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有塔式太阳能柱体式吸热器裸露在大气环境中导致散热损失过大的技术问题，本发明提供一种原理先进、结构简单的半封闭式太阳能柱体吸热器，减少了吸热器裸露受热面的散热损失，提高了热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，包括上档板、钢丝绳索、卷扬机、上操作平台、吸热器、下操作平台、下档板、推进装置、支承塔和垂直分隔档板，所述支承塔安装在地面上，上操作平台、吸热器和下操作平台依次设在支承塔的顶部、上部和中部，卷扬机设在上操作平台上，推进装置设在下操作平台上，数个上档板的上端与吸热器的顶部连接，且呈伞状分布在吸热器的一周，并通过钢丝绳索牵引至卷扬机固定在上操作平台上，数个下档板的上端与吸热器的底部连接，并呈伞状分布在吸热器的一周，且使推进装置的推动杆与下档板连接，在上档板的下板面和下档板上板面设有耐火保温层，数个垂直分隔档板均匀设在上档板和下档板之间的环形空间中，将环形空间分隔成若干个相互独立、互不联通的腔室。

所述上档板和下档板的长度可调。

所述上档板和下档板与吸热器的夹角可调。

本发明采用以上技术方案，与背景技术相比，具有以下优点：

1)本发明的上档板结构能够将柱体式吸热器与环境冷风进行有效的隔离，水平方向环境冷风受到上档板的遮档作用，基本无法直接刮过吸热器的高温表面，可以大大减少对流热损失；

2)本发明的下档板结构能够将柱体式吸热器与其下方的环境冷空气进行有效的隔离，垂直方向冷空气受到下档板的遮档作用，基本无法直接流动到吸热器的高温表面，可以大大减少对流热损失；

3)本发明的上档板与吸热器共同形成了一个上部封闭的锥环形空间，在吸热器表面吸热升温的空气将聚集在这个封闭空间内，无法扩散出去，最终将该锥环形空间的温度逐步提高到与吸热器表面温度接近的程度，形成高温空气，大大减少了吸热器表面与空气的温度差，所以能够减少吸热器表面高温引起的对流热损失和传导热损失、辐射热损失；

4)太阳光折射到吸热器后，其中一部分被吸热器反射出去，这部分被吸热器反射的太阳光大部分落到了上档板的耐火保温层上，这部分能量将被用来加热锥环形空间内的空气，因此本发明的结构能够减少吸热器反射的太阳光辐射热损失；

5)在某种气候条件下，环境冷风有可能从上档板和下档板之间的区域进入到某个腔室的吸热器的表面，不仅会造成本腔室内吸热器高温表面的散热损失，而且将造成本腔室内高温空气的流失，但在垂直分隔档板的阻挡作用下，冷风无法流动到其它腔室，不会对其它腔室产生任何影响，所以能够将热损失可以局限在本腔室内部；

6)本发明能根据定日镜场的太阳光折射角将上档板和下档板调整到最佳位置，其中上档板能够通过卷扬机和钢丝绳来调整上档板与吸热器之间的夹角α，下档板通过推进装置来调整下档板与吸热器之间的夹角β。上档板与吸热器之间的夹角α越小，则环境冷风流动到吸热器表面的数量越少，热损失就越少，但如果α过小，则会阻挡到由定日镜场折射到吸热器上的太阳光；下档板与吸热器之间的夹角β越大，则环境冷空气流动到吸热器表面的数量越少，热损失就越少，但如果β过大，则会阻挡到由定日镜场折射到吸热器上的太阳光；根据上述分析，上档板和下档板的调整步骤是：①根据定日镜场布置特点，计算出太阳光的折射角度，②根据太阳光的折射角度和支承塔的高度计算出太阳光到达吸热器时的入射空间范围，③在确保上档板没有侵入太阳光入射空间范围的前提下，尽量调小夹角α，④在确保下档板没有侵入太阳光入射空间范围的前提下，尽量调大夹角β，⑤随着太阳位置的移动，定日镜场折射的太阳光入射吸热器空间范围也有相应的变化，所以要对夹角α和β进行在线调整；

7)垂直分隔档板将上档板和下档板之间的环形区域分隔为若干个相互独立、互不联通的腔室，每个腔室都配有相应的卷扬机和推进装置，以减轻单个卷扬机或推进装置的工作载荷，确保整个系统正常运行。

附图说明

图1为常规塔式太阳能柱体吸热器实物图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明上档板、下档板、垂直分隔档板和吸热器的连接示意图。

具体实施方式

如图2和图3所示，本实施例中的一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，包括6块长度可调的上档板1、6根钢丝绳索3、6个卷扬机4、上操作平台5、吸热器6、下操作平台7、6块长度可调的下档板8、6个推进装置9、支承塔10和6块垂直分隔档板11，所述长度可调的上档板1和长度可调的下档板8采用高强度轻质材料制作，所述支承塔10采用混凝土和钢筋浇筑的方法安装在地面上，上操作平台5、吸热器6和下操作平台7依次设在支承塔10的顶部、上部和中部，6个卷扬机4设在上操作平台5上，6个推进装置9设在下操作平台7上，6块长度可调的上档板1的上端与吸热器6的顶部边沿铰接，且呈伞状分布在吸热器6的一周，并使6块长度可调的上档板1的质心处分别通过钢丝绳索3牵引至卷扬机4固定在上操作平台5上，6块长度可调的下档板8的上端与吸热器6的底部边沿铰接，并呈伞状分布在吸热器6的一周，且使6个推进装置9的推动杆与分别与6块长度可调的下档板8的下部连接，在6块长度可调的上档板1的下板面和6块长度可调的下档板8的上板面设有耐火保温层2，耐火保温层2在确保优良的隔热性能和耐高温性能的基础上，应尽量减轻其重量，6块垂直分隔档板11均匀设在6块长度可调的上档板1和6块长度可调的下档板8之间的环形空间中，将环形空间分隔成6个相互独立、互不联通的腔室。

所述长度可调的上档板1与吸热器6的夹角通过卷扬机4和钢丝绳索3调整；长度可调的下档板8与吸热器6的夹角通过推进装置9调整。

Claims (3)

1.一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，其特征在于：包括上档板(1)、钢丝绳索(3)、卷扬机(4)、上操作平台(5)、吸热器(6)、下操作平台(7)、下档板(8)、推进装置(9)、支承塔(10)和垂直分隔档板(11)，所述支承塔(10)安装在地面上，上操作平台(5)、吸热器(6)和下操作平台(7)依次设在支承塔(10)的顶部、上部和中部，卷扬机(4)设在上操作平台(5)上，推进装置(9)设在下操作平台(7)上，数个上档板(1)的上端与吸热器(6)的顶部连接，且呈伞状分布在吸热器(6)的一周，并通过钢丝绳索(3)牵引至卷扬机(4)固定在上操作平台(5)上，数个下档板(8)的上端与吸热器(6)的底部连接，并呈伞状分布在吸热器(6)的一周，且使推进装置(9)的推动杆与下档板(8)连接，在上档板(1)的下板面和下档板(8)的上板面设有耐火保温层(2)，数个垂直分隔档板(11)均匀设在上档板(1)和下档板(8)之间的环形空间中，将环形空间分隔成若干个相互独立、互不联通的腔室。

2.根据权利要求1所述的一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，其特征在于：所述上档板(1)和下档板(8)的长度可调。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效的塔式太阳能柱体吸热器，其特征在于：所述上档板(1)和下档板(8)与吸热器(6)的夹角可调。