CN111156717A - 塔式太阳能高温吸热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了塔式太阳能高温吸热器，包括多个吸热管屏、分流管、汇集箱，所述吸热管屏中包括多根吸热管以及上联箱、下联箱，所述吸热管与上联箱、下联箱相连通，所述上联箱、下联箱通过分流管与汇集箱相连通；所述吸热管、上联箱、下联箱、分流管以及汇集箱内流动的传热介质为低温流体合金；所述多个吸热管屏共同围成一个近似圆周形结构，还包括刚性框架，吸热管屏与刚性框架相连接，汇集箱与刚性框架相连接。塔式太阳能高温吸热器中流动的传热介质是低温流体合金，传热性能好，可以提高太阳光的吸收率，降低弃光率，提高换热效率；采用汇集箱和分流管并联布置的结构形式，可以降低低温流体合金在吸热管内的流速。

Description

塔式太阳能高温吸热器
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电技术领域，具体是塔式太阳能高温吸热器。
背景技术
太阳能吸热器是塔式太阳能光热发电系统中的一个关键技术设备，其主要作用是将定日镜场反射到吸热器热接触面上的太阳光热量吸收并传递给其内部流动的传热介质，转换成后续设备可利用的热能。
目前大规模塔式太阳能光热发电系统最常用的吸热器形式有外露圆柱结构吸热器或者空腔结构吸热器。由于外露圆柱结构吸热器可以接受360°范围内的镜场反射光，因此在兆瓦级别以上的塔式太阳能光热发电系统中，外露圆柱结构吸热器应用较多。现有的吸热器主要由多个吸热管屏、上下联箱、接头等构成。多个吸热管屏通过排列的方式围成一个近似圆柱的多边形结构，多个吸热管屏一般分成两组，每组之间的管屏采用串联的方式连接，由于管屏中单根管道的长度比较长，多个管屏串联之后，造成传热介质在管道内的流动路程非常长，而且设置成两组管屏吸热器，在满足需要的传热介质流量的条件下，传热介质流速往往会比较高，因此，会造成沿程流动阻力较大，需要配置较大功率的驱动泵才能满足正常吸热工作。
另外，现有塔式太阳能吸热器内采用的传热介质一般是水、空气或者熔融盐介质，这几种传热介质的导热性能较差，热扩散系数比较低，因此在高热流密度的太阳光照射时，热响应速度慢，影响太阳光热量的吸收率和换热效率。
为了解决上述问题，特此提出本发明。
发明内容
本发明目的是提供塔式太阳能高温吸热器，利用低温流体合金的流动传热，降低低温流体合金在吸热管内的流动速度，减小流动压降，使得吸热管的流动管径减小，降低低温流体合金灌注量，提高吸热器的经济性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：
塔式太阳能高温吸热器，包括多个吸热管屏、分流管、汇集箱，所述吸热管屏中包括多根吸热管以及上联箱、下联箱，所述吸热管与上联箱、下联箱相连通，所述上联箱、下联箱通过分流管与汇集箱相连通。
进一步的，所述吸热管、上联箱、下联箱、分流管以及汇集箱内流动的传热介质为低温流体合金。
优选的，所述多个吸热管屏共同围成一个近似圆周形结构，还包括刚性框架，吸热管屏与刚性框架相连接，汇集箱与刚性框架相连接；所述刚性框架和汇集箱位于近似圆周形结构的内侧。
进一步的，所述分流管呈四周发散式、并联形式的、一端与上联箱、下联箱相连接、另一端与汇集箱相连通，汇集箱位于由多个吸热管屏围成的近似圆周结构的圆心位置上；所述汇集箱呈圆柱形结构，所述汇集箱的底部设有进、出接口。
优选的，所述吸热管与上联箱、下联箱之间通过焊接的方式连接；所述上联箱留有上联箱接口与分流管连接，所述下联箱分留有下联箱接口与分流管连接。
优选的，吸热管的受光面均匀喷涂高温选择性吸收材料涂层，背光面敷设高性能保温防护层，主要是减少吸热管的热损失；吸热管屏的受光面表面喷涂高温选择性吸收材料涂层，所述的塔式太阳能高温吸热器中，吸热管屏的背光面敷设保温装置，保温装置内壁设置有加热装置。
进一步的，吸热管屏中的上联箱顶面上设置有吊环，用于和刚性框架结构固定连接，其上联箱顶面上还设置有排气孔。
进一步的，所述吸热管的上、中、下部分别设置有挂钩，挂钩通过刚性弹簧和刚性框架固定连接。
进一步的，所述下联箱底面上设置有支撑底座，用于和刚性框架结构固定连接。
优选的，每两个相邻的分流管之间采用多个刚性杆进行焊接连接。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：塔式太阳能高温吸热器中的吸热管内流动的传热介质是低温流体合金，传热性能好，可以提高太阳光的吸收率，降低弃光率，提高换热效率；其次，采用汇集箱和分流管并联布置的结构形式，可以大大降低低温流体合金在吸热管内的流速，降低沿程流动阻力，使得吸热管的管径可以减小以及减小系统配置的驱动泵功率，提高经济性；低温流体合金提高吸热器对太阳能热量的吸收效率，降低弃光率，并提升吸热器的换热效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明塔式太阳能高温吸热器俯视图；
图2为本发明吸热管屏主视图；
图3为本发明吸热管屏与刚性框架固定示意图。
以下是本塔式太阳能高温吸热器中附图的标注，通过附图说明和对应的标注，可以清楚地理解本产品。
1-分流管；2-吸热管屏；3-汇集箱；21-上联箱接口；22-排气孔；23-吊环；24-上联箱；25-支撑底座；26-下联箱接口；27-吸热管；28-下联箱；4-刚性弹簧；5-刚性框架；6-保温装置；7-挂钩。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-3，塔式太阳能高温吸热器，包括多个吸热管屏2、分流管1、汇集箱3，所述吸热管屏2中包括多根吸热管27以及上联箱24、下联箱28，所述吸热管27与上联箱24、下联箱28相连通，所述上联箱24、下联箱28通过分流管1与汇集箱3相连通。
所述吸热管27、上联箱24、下联箱28、分流管1以及汇集箱3内流动的传热介质为低温流体合金。
所述的塔式太阳能高温吸热器，吸热管内流动的传热介质为低温流体合金，由于低温流体合金具有良好的导热性能，而且具有超高耐温性，在2000℃之内均呈现液体状态，不易汽化，因此采用低温流体合金传热的吸热器可以实现更高热流密度的热量传递，并提高太阳光的吸收率；
所述多个吸热管屏2共同围成一个近似圆周形结构，还包括刚性框架5，吸热管屏2与刚性框架5相连接，汇集箱3与刚性框架5相连接；所述刚性框架5和汇集箱3位于近似圆周形结构的内侧。
所述吸热管屏2垂直于水平面放置。
所述分流管1呈四周发散式、并联形式的、一端与上联箱24、下联箱28相连接、另一端与汇集箱3相连通，汇集箱3位于由多个吸热管屏2围成的近似圆周结构的圆心位置上；所述汇集箱3呈圆柱形结构，所述汇集箱3的底部设有进、出接口。
汇集箱3的圆周面上设置多个接口与分流管1连接，并一一对应。
所述吸热管27与上联箱24、下联箱28之间通过焊接的方式连接；所述上联箱24留有上联箱接口21与分流管1连接，所述下联箱28分留有下联箱接口26与分流管1连接。
吸热管27的受光面均匀喷涂高温选择性吸收材料涂层，背光面敷设高性能保温防护层，高性能保温防护层主要是减少吸热管的热损失；吸热管屏2的受光面表面喷涂高温选择性吸收材料涂层，所述的塔式太阳能高温吸热器中，吸热管屏2的背光面敷设保温装置6。
吸热管屏2的受光面表面喷涂高温选择性吸收材料涂层，涂层厚度为0.01mm-0.2mm。
吸热管屏2的背光面敷设保温装置6，用于降低高空环境中因空气流动造成的吸热器热损失。
保温装置6内壁设置有加热装置，用于吸热管在灌注低温流体合金之前的预热工作。
保温装置6形成对吸热管屏的整体的防护，其主要作用是：1、减少热损失2、对加热装置的保温，保证加热装置的热量尽可能传递到吸热管，防止加热装置的热量外泄。
吸热管屏2中的上联箱24顶面上设置有吊环23，所述吊环23通过刚性弹簧4和刚性框架5固定连接，同时其上联箱24顶面上还设置有排气孔22；用于在灌注和排空低温流体合金时赶出管内残留的空气使用。
所述吸热管27的上、中、下部分别设置有挂钩7，挂钩7通过刚性弹簧4和刚性框架5固定连接。
挂钩7通过刚性弹簧和刚性框架5固定连接，采用刚性弹簧的目的在于克服吸热管在吸热过程中造成的热应力变化。
所述下联箱28底面上设置有支撑底座25，用于和刚性框架5结构固定连接。
每两个相邻的分流管1之间采用多个刚性杆进行焊接连接；用于增强分流管的刚性强度。
所述的塔式太阳能高温吸热器中，下联箱28底面上设置有支撑底座25，用于和刚性框架5结构固定连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：包括多个吸热管屏(2)、分流管(1)、汇集箱(3)，所述吸热管屏(2)中包括多根吸热管(27)以及上联箱(24)、下联箱(28)，所述吸热管(27)与上联箱(24)、下联箱(28)相连通，所述上联箱(24)、下联箱(28)通过分流管(1)与汇集箱(3)相连通。
2.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述吸热管(27)、上联箱(24)、下联箱(28)、分流管(1)以及汇集箱(3)内流动的传热介质为液态金属。
3.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述多个吸热管屏(2)共同围成一个近似圆周形结构，还包括刚性框架(5)，吸热管屏(2)与刚性框架(5)相连接，汇集箱(3)与刚性框架(5)相连接；所述刚性框架(5)和汇集箱(3)位于近似圆周形结构的内侧。
4.根据权利要求3所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述分流管(1)呈四周发散式、并联形式的、一端与上联箱(24)、下联箱(28)相连接、另一端与汇集箱(3)相连通，汇集箱(3)位于由多个吸热管屏(2)围成的近似圆周结构的圆心位置上；所述汇集箱(3)呈圆柱形结构，所述汇集箱(3)的底部设有进、出接口。
5.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述吸热管(27)与上联箱(24)、下联箱(28)之间通过焊接的方式连接；所述上联箱(24)留有上联箱接口(21)与分流管(1)连接，所述下联箱(28)分留有下联箱接口(26)与分流管(1)连接。
6.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：吸热管(27)的受光面均匀喷涂高温选择性吸收材料涂层，背光面敷设高性能保温防护层；吸热管屏(2)的受光面表面喷涂高温选择性吸收材料涂层，所述的塔式太阳能高温吸热器中，吸热管屏(2)的背光面敷设保温装置(6)，保温装置(6)内壁设置有加热装置。
7.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：吸热管屏(2)中的上联箱(24)顶面上设置有吊环(23)，所述吊环(23)通过刚性弹簧(4)和刚性框架(5)固定连接，其上联箱(24)顶面上还设置有排气孔(22)。
8.根据权利要求1所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述吸热管(27)的上、中、下部分别设置有挂钩(7)，挂钩(7)通过刚性弹簧和刚性框架(5)固定连接。
9.根据权利要求2所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：所述下联箱(28)底面上设置有支撑底座(25)，用于和刚性框架(5)结构固定连接。
10.根据权利要求2所述塔式太阳能高温吸热器，其特征在于：每两个相邻的分流管(1)之间采用多个刚性杆进行焊接连接。
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