CN109974312B - 一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器，包括吸热器外壳、吸热装置、石英玻璃窗、非平面透镜及透镜安装架；所述的吸热装置安装在吸热器外壳内；石英玻璃窗通过端盖固定安装在吸热器外壳的太阳光进口处；透镜安装架为环形结构，透镜安装架由磁性材料制成，透镜安装架的中心孔处设有非平面透镜；透镜安装架位于吸热器外壳内，通过若干弹簧与端盖连接；石英玻璃窗与透镜安装架平行；端盖上设有若干脉冲电磁铁，透镜安装架与脉冲电磁铁之间的磁力能够实现透镜安装架靠近石英玻璃窗。本发明能对入射进入吸热器中的太阳辐射方向进行动态调节，使太阳辐射能动态均匀的到达吸热介质表面，提高吸热装置的热转换效率。

Description

一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器
技术领域
本发明涉及太阳能聚光集热利用设备技术领域，特别是涉及一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器。
背景技术
吸热器是太阳能光热转换系统中将光辐射能转化成工质热能的载体，其工作时往往需承受非稳态不均匀高强能流载荷。吸热器的能流分布和能热转换效率是其设计的两个重要指标，其安全性与稳定性会直接影响系统的正常运行。传统的主要有采用盘管或多孔介质换热的吸热器，吸热装置因受高密度、非均匀能流密度照射，会使盘管或多孔介质吸热体等换热介质表面产生局部过热与温度梯度过大的现象；局部过热易使盘管或吸热体产生高温蠕变现象，同时较高的温度梯度也会使其产生较高的热应力，大大的缩短了吸热器的寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，能对入射进入吸热器中的太阳辐射方向进行调节，使太阳辐射尽可能均匀的到达换热介质表面，提高太阳辐射能运送到换热介质的效率的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器；它还能通过不断的实时改变光线的入射到换热介质上的方向，避免出现吸热介质上某点出现能流分布过于集中产生热斑，进而导致某点热应力过大及易高温蠕变的现象,提高使用寿命。
本发明采用的技术方案是：一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器，包括吸热器外壳、吸热装置、石英玻璃窗及透镜安装架；所述的吸热装置安装在吸热器外壳内；石英玻璃窗通过端盖固定安装在吸热器外壳的太阳光进口处；透镜安装架为环形结构，透镜安装架由磁性材料制成，透镜安装架的中心孔处设有非平面透镜；透镜安装架位于吸热器外壳内，通过若干弹簧与端盖连接；石英玻璃窗与透镜安装架平行；端盖上设有若干脉冲电磁铁，透镜安装架与脉冲电磁铁之间的磁力能够实现透镜安装架靠近石英玻璃窗。
上述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器中，所述的非平面透镜采用的是凹透镜、凸透镜或变参数的非平面透镜。
上述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器中，所述的透镜安装架采用铸铁制成。
上述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器中，若干脉冲电磁铁在端盖上沿圆周方向均匀布置；若干弹簧沿圆周方向均匀布置。
上述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器中，所述的吸热装置的吸热介质采用的是金属盘管或多孔介质吸热体。
上述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器中，所述的吸热器外壳由绝热材料制成；端盖和吸热器外壳均采用的是非磁性材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的石英玻璃窗通过端盖固定安装在吸热器外壳上，透镜安装架通过弹簧与端盖连接，并在端盖上安装若干脉冲电磁铁，通过脉冲电磁铁产生脉冲磁场，在磁力和弹簧弹力的共同作用下，实现了透镜安装架的往复移动，用于对入射进入吸热器中的太阳辐射进行调节，可以使到达吸热器换热介质表面的辐射更加均匀；同时也由于非平面透镜实时运动，可以动态的对入射到吸热器的太阳辐射方向进行调节，可以有效的提高吸热器换热效率；同时也可以有效的防止温度梯度过大和避免吸热介质上某点出现能流分布过于集中而产生热斑的现象，防止局部的过热导致吸热介质高温蠕变及热应力过大，延长吸热器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：端盖1、弹簧2、石英玻璃窗3、脉冲电磁铁4、透镜安装架5、非平面透镜6、吸热装置7、吸热器外壳8。
图2为吸热装置的换热介质为金属盘管时的本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1、2所示，本发明包括端盖1、石英玻璃窗3、脉冲电磁铁4、透镜安装架5、非平面透镜6、吸热装置7及吸热器外壳8。所述的吸热装置7安装在吸热器外壳8内；石英玻璃窗3通过端盖1固定安装在吸热器外壳8的太阳光进口处。透镜安装架5为环形结构，透镜安装架5由磁性材料制成，透镜安装架5的中心孔处设有非平面透镜6；所述的非平面透镜6采用的是凹透镜、凸透镜或变参数的非平面透镜。
透镜安装架5采用铸铁制成，位于吸热器外壳8内，通过若干弹簧2与端盖1连接，若干弹簧2沿圆周方向均匀布置，石英玻璃窗3与透镜安装架平行。端盖1上设有若干脉冲电磁铁4，若干脉冲电磁铁4在端盖1上沿圆周方向均匀布置。脉冲电磁铁4和弹簧1绕端盖1环形均布安装时呈一定的错位角。脉冲电磁铁4接通电源后产生脉冲，将会对环形铸铁5产生脉冲吸力，电磁铁的脉冲频率将会使环形铸铁5按该频率产生往复运动。
吸热装置7的吸热介质采用的是金属盘管9（如图2所示）或多孔介质吸热体10（如图1所示），也可以采用其它形式的吸热介质。吸热器外壳8由绝热材料制成。所述的端盖1和吸热器外壳8均采用的是非磁性材料制成。
本发明使用时，经聚光器聚集的太阳能辐射通过石英玻璃窗3进入吸热器内，再通过非平面透镜6的发散透射，将太阳能辐射输送到吸热装置7上的吸热介质上，换热工质如熔融盐、水或气体等流经盘管、多孔介质吸热体或其它形式的吸热介质时，达到将吸热介质上吸收的太阳能传输至换热工质上。

Claims (3)

1.一种内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器，其特征是：包括吸热器外壳、吸热装置、石英玻璃窗及透镜安装架；所述的吸热装置安装在吸热器外壳内；石英玻璃窗通过端盖固定安装在吸热器外壳的太阳光进口处；透镜安装架为环形结构，透镜安装架由磁性材料制成，透镜安装架的中心孔处设有非平面透镜；透镜安装架位于吸热器外壳内，通过若干弹簧与端盖连接；石英玻璃窗与透镜安装架平行；端盖上设有若干脉冲电磁铁，透镜安装架与脉冲电磁铁之间的磁力能够实现透镜安装架靠近石英玻璃窗；
若干脉冲电磁铁在端盖上沿圆周方向均匀布置；若干弹簧沿圆周方向均匀布置；所述的吸热装置的吸热介质采用的是金属盘管或多孔介质吸热体；所述的吸热器外壳由绝热材料制成；端盖和吸热器外壳均采用的是非磁性材料制成。
2.根据权利要求1所述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器，其特征是：所述的非平面透镜采用的是凹透镜、凸透镜或变参数的非平面透镜。
3.根据权利要求1所述的内置可轴向往复运动透镜的太阳能吸热器，其特征是：所述的透镜安装架采用铸铁制成。
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