CN111156720B - 一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，包括换热腔、玻璃透镜、金属外壳、隔热层、固定装置以及预热腔，所述太阳能接收装置，工质经对称布置的多只进气管道进入预热腔，预热后通过导流板进入换热腔内，充分加热后，经过出气管道送到斯特林发电机等发电装置。该太阳能接收器的结构设计一方面能够利用接收器隔热层的余热加热工质，提高了太阳能的利用率；另一方面，能够增大工质在换热腔内的受热面积，加强了换热效果，有效提高出口空气的温度；另外，本发明还能够增能够有效避免接收器出口工质温度不稳定的不正常工况；同时，本发明能够有效解决的太阳光斑所在位置温度过高的现象。

Description

一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置

技术领域

本发明属于太阳能光热发电技术领域，具体的说是蝶式太阳能接收器的设计，尤其是一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置。

背景技术

随着社会的不断发展，我国的能源需求不断加大，煤炭、石油、天然气等化石能源的消费逐年快速增加。由于这些能源都是不可再生能源，而且这些能源在消费的同时还会产生二氧化碳以及氮氧化物，严重威胁着地球的环境，近年来，我国能源问题和环境问题日益突出，在这样的时代背景下，国家不断进行能源结构改革，大力发展太阳能、风能、潮汐能等清洁能源。

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，近年来得到了快速的发展，目前，太阳能的利用主要分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电这两种技术。太阳能光伏发电就是将太阳光照射在太阳能电池板上，利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术；而太阳能光热发电，则是利用抛物面对光线的反射，将太阳光线汇聚成光斑，通过太阳能接收装置加热工质，带动斯特林发电机或者其他发电装置从而产生电能，与光伏发电相比，光热发电的光电转换效率更高。目前，只要有：蝶式太阳能发电、槽式太阳能发电、塔式太阳能发电三种主流的光热发电技术。

本专利研究的是蝶式太阳能，对于传统的蝶式太阳能的太阳能接收装置，主要有以下两个问题：（1）太阳光斑中心温度过高，导致太阳光斑直射处金属材料的疲劳损害；（2）换热器的换热效率低下，光热转换效率高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种新型蝶式太阳能接收装置，该太阳能接收器的结构不仅能利用隔热层的余热加热工质，还能够增加工质在热换腔内的受热面积，增加换热效果。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，包括换热腔、玻璃透镜、金属外壳、隔热层、固定装置以及预热腔，在接收装置的顶部均匀设置数个进气管道和一个出气管道，进气管道经过隔热层进入接收装置，隔热层采用耐高温陶瓷制成，隔热层的开口处制作成螺纹状，换热腔包括底板、数片流线型换热肋片以及数个导流板，换热肋片利用螺母均匀布置在换热腔底板上，在隔热层的顶部有沉孔，沉孔与固定换热肋片的螺母相配合，导流板分别对应设置在热换肋片的进气口，玻璃透镜与隔热层开口处边缘开设螺纹，与隔热层相咬合，工质由进气管道进入预热腔，预热后通过导流板进入换热腔内充分换热后，经过多片换热肋片充分加热后经过出气管道，从接收装置送到斯特林发电机等发电设备进行做功发电。

本发明的进一步改进在于：玻璃透镜的底部为凹透镜。

本发明的进一步改进在于：进气管道的数量为四个且对称设置。

本发明的进一步改进在于：导流板为圆柱形，导流板固定在换热腔底板上且导流板设置在预热腔和换热腔之间，导流板开孔数量与热换肋片数量相同。

本发明的有益效果是：该太阳能接收器的结构设计一方面能够利用接收器隔热层的余热加热工质，提高了太阳能的利用率；另一方面，能够增大工质在换热腔内的受热面积，加强了换热效果，有效提高出口空气的温度；另外，本发明还能够增能够有效避免接收器出口工质温度不稳定的不正常工况；同时，本发明能够有效解决的太阳光斑所在位置温度过高的现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2 是本发明太阳能接收器三维图。

图3是本发明进气管道、出气管道结构示意图。

图4 是本发明接收器换热肋片的三维图。

图5 是本发明接收器换热肋片的布置结构图。

图6 是本发明导流板展开图。

图7 是本发明玻璃透镜的三维图。

图8 是本发明换热腔内部三维图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

在本实施例中，本发明的一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，包括换热腔1、玻璃透镜2、金属外壳3、隔热层4、固定装置5以及预热腔6，固定装置5通过螺栓固定在金属外壳3上，其中，工质采用四个进气管道均匀分布的进气方式，布置方式见图3；而流线型换热肋片则选用8个，均匀布置在底板上，三维图如图3所示，其布置方式见图5，在所述接收装置的顶部均匀设置四个进气管道7和一个出气管道8，所述进气管道7的数量为四个且对称设置有效避免了因工质分布不均而导致出口工质温度急剧变化的不稳定工况，所述进气管道7经过所述隔热层4进入所述接收装置，所述隔热层4采用耐高温陶瓷制成，所述隔热层的开口处制作成螺纹状，所述换热腔1包括底板、8片流线型换热肋片以及导流板9，所述导流板为圆柱形，所述导流板固定在所述换热腔1底板上且所述导流板设置在预热腔6和换热腔1之间，一方面，利用换热腔的余热预热工质，另一方面，对进入预热腔的工质进行导流，所述导流板开孔数量与所述热换肋片数量相同，所述换热肋片利用螺母均匀布置在所述换热腔1底板上，这种结构能够增加工质与换热片的接触面积，同时，工质换热后在换热腔中心形成一个多角切圆式的流场，增加了工质内部的然后，使换热更加充分，在所述隔热层4的顶部有沉孔，所述沉孔与固定换热肋片的螺母相配合，换热肋片利用螺母固定在底板上同时在隔热层上对应沉孔的这种设计一方面能够调节肋片的角度，有利于维护，同时，也能固定换热腔，防止因工质的流动使换热腔转动，所述导流板分别对应设置在热换肋片的进气口，所述玻璃透镜2与所述隔热层4开口处边缘开设螺纹，与所述隔热层4相咬合，螺纹相互配合，增加了该发明装置的密封性，减少甚至避免工质的泄漏，一方面，预热腔能够充分利用换热腔内的余热加热空气，提高换热效率，另一方面，低温工质与隔热层直接接触，也可以降低隔热层的工作温度，从而增加装置的使用寿命。

该太阳能接收器工作时，汇聚后的太阳光通过底部的玻璃透镜2进入换热腔内部，通过流线型换热肋片加热工质；而加热工质，一般情况下为空气，则是由均匀分布的4支进气管道7进入接收器内部的环状的预热腔6中，随后进入换热腔1中，充分加热后从换热腔中心处的出口管道8流出换热器。

为了解决太阳能光斑中心处局部温度过高的问题，本接收装置采用如图7所示的玻璃透镜，该透镜采用内高温的玻璃材质制作而成，透镜底部中心的镜面采用凹透镜的形式，利用凹透镜对光线的发散作用，降低太阳能光斑中心附近的温度，同时，为了提高装置的气密性，玻璃透镜的边缘制作成螺纹的形状，同时隔热层底部也设有相同的螺纹，与之进行配合。

如图4所见，为了增大工质与换热肋片之间的换热面积，本设计采用流线型的换热肋片，这种设计不仅能够增加换热面积，提高换热效率，还能够让经换热片加热的工质在换热腔中心处形成一个八角切圆的流场，加强了工质内部的扰动，能避免应换热不均导致工质内部温度分布不均的恶劣工况。

本发明的核心是提供一种新型蝶式太阳能接收器，该接收器的设计，一方面能够利用接收器隔热层的余热加热工质，提高了太阳能的利用率；另一方面，能够增大工质在换热腔内的受热面积，加强了换热效果；另外，本发明还能够增能够有效避免接收器出口工质温度不稳定的不正常工况；同时，本发明能够有效解决的太阳光斑所在位置温度过高的现象。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，包括换热腔（1）、玻璃透镜（2）、金属外壳（3）、隔热层（4）、固定装置（5）以及预热腔（6），其特征在于：在所述接收装置的顶部均匀设置数个进气管道（7）和一个出气管道（8），所述进气管道（7）经过所述隔热层（4）进入所述接收装置，所述隔热层（4）采用耐高温陶瓷制成，所述隔热层的开口处制作成螺纹状，所述换热腔（1）包括底板、数片流线型换热肋片以及导流板（9），所述换热肋片利用螺母均匀布置在所述换热腔（1）底板上，在所述隔热层（4）的顶部有沉孔，所述沉孔与固定换热肋片的螺母相配合，所述导流板分别对应设置在热换肋片的进气口，所述玻璃透镜（2）与所述隔热层（4）开口处边缘开设螺纹，与所述隔热层（4）相咬合，工质由进气管道（7）进入预热腔（6），预热后通过导流板进入换热腔内充分换热后，经过多片换热肋片充分加热后经过出气管道（8），从接收装置送到斯特林发电机发电设备进行做功发电，所述玻璃透镜（2）的底部为凹透镜。

2.根据权利要求1所述一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，其特征在于：所述进气管道（7）的数量为四个且对称设置。

3.根据权利要求1所述一种蝶式太阳能试验台太阳能接收装置，其特征在于：所述导流板为圆柱形，所述导流板固定在所述换热腔（1）底板上且所述导流板设置在预热腔（6）和换热腔（1）之间，所述导流板开孔数量与所述热换肋片数量相同。

Images