CN203274292U - 一种新型槽式线聚焦太阳能集热腔体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型槽式线聚焦太阳能集热腔体，属于太阳能热利用技术领域。本实用新型的槽式线聚焦太阳能集热腔体由吸热、保温、封装三部分组成。由导热系数较高的合金铝铸模拉制而成的锯齿状吸热板（1），方形围腔（2），方形围腔（2）上的内层保温材料（3）和保温外层（4）组成。方形围腔外的保温内层（3）使用玻璃棉，能有效减少围腔的热损失，保温内层外的保温外层使用聚氨酯，热成型的聚氨酯固定保温内层，同时进一步降低围腔的热损失。本实用新型结构简单，一体化成型，降低了生产成本，采用合金铝拉制腔体，其性能稳定、使用寿命长。获得的高温工质用于工业供热、热发电、制冷、及干燥等领域，尤其适合于太阳能资源丰富的地区。

Description

一种新型槽式线聚焦太阳能集热腔体

技术领域

本实用新型涉及一种槽式线聚焦太阳能集热腔体，以及腔体外层结构的保温措施，属于太阳能热利用技术领域。 

背景技术

面对日益凸显的能源危机，必须采取开源和节流并重的战略,既要节约能源，又要开发新能源。大力发展太阳能、风能和生物质能等可再生能源可以有效降低资源和能源消耗。作为可再生能源利用中开发利用最为广泛的太阳能具有普遍、无害、巨大、长久等优点，因此太阳能的开发与利用是实现能源可持续发展最为直接的方式之一，对全球能源短缺和改善环境具有积极重要的意义。 

太阳能利用主要分为光伏及光热利用两大类型，在太阳能光热利用过程中，将太阳能转换为热能的核心装置是太阳能集热器，其集热效率和生产成本会直接影响到整个太阳能系统的转换效率和经济性。目前，太阳能集热器可以分为两类：非聚焦型太阳能集热器和聚焦型太阳能集热器。非聚焦型系统不需要追踪太阳，导热介质的温度一般在100℃以下，能量品质不高，但其成本低，安装简单，应用比较广泛，如用于太阳能采暖、生活用热水加热、吸附/吸收式制冷系统、除湿系统、海水淡化等。目前非聚焦型太阳能集热器主要有平板型（30-80℃）、真空管（50-100℃）和CPC型（60-240℃）三种，属于中低温太阳能集热器。聚焦型太阳能集热器分为点聚焦和线聚焦两种，将一定面积上的太阳能集中到更小的面积（例如光斑）上，因而获得较高的热能，也称为优质热能。但由于增加了追踪装置，导致其成本增加。目前这类集热器主要用于太阳能热发电，太阳炉，太阳能制氢和双效LiBr-H₂O吸收式制冷系统，主要形式有槽式（60-300℃）、碟式（100-500℃）和塔式（150-2000℃）三种，属于中高温集热器。当前主要的太阳能转换与利用方式中，随着太阳能利用温度的提高，半数以上需要或者可能用到太阳能聚光技术，可见聚焦型太阳能集热器在太阳能利用领域具有十分重要的应用价值，可实现太阳能的高质量转换。而对于中温线聚焦太阳能集热器，槽式集热器由于其技术相对成熟，并且相对成本较低，成为研究的热点。 

目前槽式聚焦系统中的集热器以直通式真空管为主，它具有效率高、热损小的优点，但同时由于其金属与玻璃封接困难、膨胀系数不同以及生产成本高等缺 点，使其规模化推广利用存在技术与成本上的难度，目前，世界上只有少数几个国家掌握了其生产技术，国内在“十一五”期间安排了直通式真空管的专项研究，但其应用及成本仍在探索之中。 

为了克服直通式真空管的上述缺点，不断有人提出新的槽式太阳能线聚焦腔体。国外对腔体吸收器研究的比较早，Boyd提出了一种圆柱型开口、管子横截面为环形的黑体吸收器。随后Barra对Boyd提出的结构作了改进，用8排管束代替了环形管道并建成了实物。国内对槽式的太阳能集热器也进行了一些研究。中国科学院电工研究所、皇明公司与工程热物理研究所联合成功研制了采光口宽度开口为2.5米，长12米的槽式聚光器一套。李明在澳大利亚国立大学进行了两种槽式太阳能集热器的性能实验，效率分别达到了0.684及0.651。对腔体式集热器的研究前人做出了很好的尝试，但上面这些尝试各自都有其自身的缺点，需要一种高效率、造价低的集热腔体推动太阳能中温利用走向实际应用化。 

发明内容

本实用新型旨在克服现有的线聚焦太阳能集热腔体的不足，提供一种集热效率高、低成本，具有可靠性能的槽式线聚焦太阳能集热腔体。 

本实用新型在现有的槽式线聚焦集热腔体基础上，在其吸收面和保温措施上进行完善与改进，提出了一种新的集热腔体。通过聚焦后的太阳光加热腔体内的流体，获得热量，将太阳能直接转化为热能。 

本实用新型通过以下方案完成：太阳能集热腔体由导热系数较高的合金铝铸模拉制而成的锯齿状吸热板，方形围腔，方形围腔上的内层保温材料和保温外层组成。方形围腔外的保温内层使用玻璃棉，能有效减少围腔的热损失，保温内层外的保温外层使用聚氨酯，热成型的聚氨酯固定保温内层，同时进一步降低围腔的热损失。实验所用的集热腔体两端封装，按下列方式得到。首先切割出两块三角形杜拉铝片，大小等于集热腔体中三角形接受面的横截面积，三角形形铝片和吸热板、方形围腔之间通过焊接的方式连接起来。然后装上正方形封盖，即完成集热器的封接工作。 

其工作原理为：太阳光线入射到槽式抛物镜上，经反射聚集到吸收面上，低温流体流经吸收面获得能量成为高温流体，提高流体的品味，高品位的流体可以用于工业用热、热发电、太阳能干燥以及太阳能制冷。 

本实用新型的创新点在于改造了腔体吸热面的结构，增大了吸热面积，降低 了吸热表面的热损。同时利用聚氨酯材料对腔体外层进行二次保温，减少了整个腔体的热损，提高了整个槽式系统的效率。采用铝合金材料拉制而成，该腔体能够加热得到高温流体，其适用于热发电，工业供热、太阳能制冷以及太阳能干燥等领域，适合于太阳能丰富的地区发展。 

附图说明

图1是集热腔体的正面示意图。 

图2是集热腔体两端封盖示意图。 

图3是集热腔体的截面示意图。 

具体实施方式

本实用新型的槽式线聚焦太阳能集热腔体由导热系数较高的合金铝铸模拉制而成的锯齿状吸热板（1），方形围腔（2），方形围腔（2）上的内层保温材料（3）和保温外层（4）组成。其中使用材料：（1）和（2）使用杜拉铝，（3）使用玻璃棉，（4）使用聚氨酯。 

本实用新型使用普通销售的材料按照常规方法制备。根据计算结果绘制图纸，然后依图铸模，最后将模具拉制成型，即锯齿状吸热板(1)和方形围腔(2)是一个整体，克服了不用结构之间封接问题。方形围腔外的保温内层（3）使用玻璃棉，能有效减少围腔的热损失，保温内层外的保温外层使用聚氨酯，热成型的聚氨酯固定保温内层，同时进一步降低围腔的热损失。实验所用的集热腔体两端封装，按下列方式得到。首先切割出两块三角形杜拉铝片，大小等于集热腔体中三级形接受面的横截面积，三角形形铝片和(1)、(2)之间通过焊接的方式连接起来。然后装上正方形封盖，即完成集热器的封接工作。集热器拉制成型以后，为了增大对入射辐射的吸收率并降低热辐射发射率，在吸热板受光面上镀上适合的选择性吸收涂层。 

将上述得到的集热腔体置于槽式线聚焦系统的焦线处，太阳光经由抛物槽反射镜聚焦后被集热腔体锯齿状吸热板接收，涂有的选择性吸收涂层将入射的太阳能高效吸收，并转化为热能，加热吸热板后流过的工作介质，被加热后的工作介质直接做供热、制冷、热发电或干燥用。 

Claims (2)

1.一种新型槽式线聚焦太阳能集热腔体，其特征在于：太阳能集热腔体由导热系数较高的合金铝铸模拉制而成的锯齿状吸热板（1），方形围腔（2），方形围腔（2）上的内层保温材料（3）和保温外层（4）组成，方形围腔外的保温内层（3）使用玻璃棉，能有效减少围腔的热损失，保温内层外的保温外层使用聚氨酯，热成型的聚氨酯固定保温内层，同时进一步降低围腔的热损失，实验所用的集热腔体两端封装，按下列方式得到，首先切割出两块三角形杜拉铝片，大小等于集热腔体中三角形接受面的横截面积，三角形形铝片和吸热板(1)、方形围腔(2)之间通过焊接的方式连接起来，然后装上正方形封盖(5)，即完成集热器的封接工作。

2.根据权利要求1中所述的一种新型槽式线聚焦太阳能集热腔体，太阳光聚焦照射到腔体上获得热量加热腔体内工质，锯齿板表面镀有太阳能选择性吸收涂层。

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