CN204388382U - 一种具有延展管束的太阳能吸热器 - Google Patents

一种具有延展管束的太阳能吸热器 Download PDF

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杜晓瑞
侯根富
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Abstract

本实用新型公开了一种具有延展管束的太阳能吸热器,包括一腔体,腔体包括一具有工质出口的壳体,壳体一端连接有吸热壁,吸热壁的边缘与壳体连接处设有工质入口,所述的吸热壁的壁面为弧形,壁面上环形阵列设置有若干内凹的延展管道,吸热壁边缘处的延展管道中心轴与吸热壁中心对称轴的夹角θ=40°~50°;延展管道为自吸热壁的壁面向内一体延伸的空心管道,空心管道的底部为底部封闭,若干延展管道呈放射状设置在吸热壁的壁面上,形成延展管束。本实用新型增加了工质的换热面积和流动扰动,能有效提高工质的换热性能,从而提高吸热器的热效率;能够进一步降低了吸热壁面的有效辐射散热温度,提高吸热器的热效率。

Description

一种具有延展管束的太阳能吸热器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能应用技术领域,具体的说,本实用新型涉及一种具有延展管束的太阳能吸热器。
背景技术
[0002] 太阳能是一种丰富的清洁能源。开发利用太阳能资源对节能减排、改善生态环境十分重要。太阳能吸热器将聚集太阳光转换成高温热源,加热工质做功或驱动化学反应,是太阳能高温热转换系统的核心器件。根据可实现功能不同,目前已提出的太阳能吸热器方案有很多。
[0003] 在中华人民共和国国家知识产权局网站上,查到与本发明相关的专利7项,具体信息如下:
[0004] (I)名称:一种底面内凸圆柱形腔体式太阳能吸热器
[0005]申请号:201110233330.1
[0006] 发明人:王富强;帅永;袁远;刘彬;谈和平
[0007] 摘要:一种底面内凸圆柱形腔体式太阳能吸热器,本发明涉及一种太阳能吸热器。本发明为了解决圆柱形腔体式吸热器底面处的金属管难于布满底面,存在吸热器吸收太阳能辐射热流死区的问题。本发明的吸热器壳体的底面为内凸式结构,吸热器壳体的底面呈V字型结构,吸热器侧面部分盘管缠绕在吸热器壳体侧面内壁上,吸热器底面内凸起段盘管缠绕在吸热器壳体的底面上,吸热器侧面部分盘管的进口端与吸热器底面内凸起段盘管的出口端连通,吸热器壳体的外表面上设有矿渣棉保温层,工作介质出口管穿设在矿渣棉保温层内,且与吸热器侧面部分盘管的出口端连通,工作介质进口管穿设在矿渣棉保温层内,且与吸热器底面内凸起段盘管的进口端连通。本发明用于吸收太阳能。
[0008] (2)名称:一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器
[0009]申请号:200810231652.0
[0010] 发明人:何雅玲;程泽东;陶文铨;陶于兵;肖杰
[0011] 摘要:一种单侧多纵向涡强化换热的聚焦槽式太阳能吸热器,包括玻璃外管以及通过连接端部封装在玻璃外管内的不锈钢接收内管,玻璃外管与不锈钢接收内管之间形成了真空腔;在不锈钢接收内管的外壁上涂敷有选择性吸收太阳光涂层,而在不锈钢接收内管管壁的单侧,即接收聚焦太阳能热流侧,设置有向管内凸起或凹进的不连续多纵向涡发生器。本发明只针对接收聚焦太阳能热流侧(其温度梯度很大)的单侧设置有不连续多纵向涡发生器,在该侧管内近壁处形成了纵向涡流动结构,改善了速度场与热流场协同程度,强化了管内流体对流换热。同时,在增加相同流动阻力的情况下,其强化换热效果较布置于温度梯度较小侧要好,单侧布置可以达到高效低阻的强化换热效果与节能降耗的目的。
[0012] (3)名称:含内凹玻璃罩的球形腔式太阳能吸热器
[0013]申请号:201110255144.8
[0014] 发明人:龙新峰;毛青松
[0015] 摘要:本发明公开了含内凹玻璃罩的球形腔式太阳能吸热器,主要用于在蝶式太阳能高温热利用系统中收集太阳光并将其转化成热能。吸热器主要由换热盘管、内凹式玻璃罩、外壳、内壳、真空层、反光式挡风板、导热流体组成。与传统的开口式和腔口带玻璃窗的腔式吸热器不同,本腔式吸热器是采用内凹玻璃罩的开口式球形吸热器,既具有开口式腔式吸热器捕获光线的能力,又具有腔口带玻璃窗的腔式吸热器低热损的特点。同时本腔式吸热器具有反光式挡风板,能增强对偏离光线的捕捉,减少内壁热辐射和外部自然风引起的对流传热损失。本腔式吸热器的内外壳间含有真空层,能有效降低通过壳体损失的热量。
[0016] (4)名称:圆柱与圆锥复合腔体式太阳能吸热器
[0017]申请号:201210056836.4
[0018] 发明人:王富强;谈和平;张旭升;易红亮;帅永;袁远
[0019] 摘要:圆柱与圆锥复合腔体式太阳能吸热器,本发明涉及一种太阳能吸热器。本发明为了解决圆柱形腔体式太阳能吸热器底面处的金属管难于布满底面,存在吸热器吸收太阳能辐射热流死区的问题。吸热器壳体的内腔为圆柱与圆锥复合腔体,吸热器侧面部分盘管缠绕在圆柱形壳体内壁上,吸热器底面圆锥形段盘管缠绕在圆锥形壳体内壁上,吸热器侧面部分盘管的进口端与吸热器底面圆锥形段盘管的出口端连通,吸热器壳体的外表面上设置有矿渣棉保温层,工作介质出口管穿设在矿渣棉保温层内,且工作介质出口管与吸热器侧面部分盘管的出口端连通,工作介质进口管穿设在矿渣棉保温层内,且工作介质进口管与吸热器底面圆锥形段盘管的进口端连通。
[0020] (5)名称:一种基于光热吸收锥构型的高效太阳能吸热器
[0021]申请号:201310041996.6
[0022] 发明人:黄国平;洪树立;夏晨;傅鑫;康剑雄
[0023] 摘要:本发明涉及一种基于光热吸收锥构型的太阳能吸热器,包括密封盖、绝热管套、气流管道、吸热体、玻璃罩和吸热体紧固件,其特征是吸热体为棱台型结构,各平面可分开制造;每一平面均为光热吸收锥板,表面分布由多个尖锐棱锥,由高导热多孔疏松材料制成;玻璃罩为圆台形;所述的密封盖、吸热体、玻璃罩形成闭式容腔,空气通过密封盖的进气孔进入容腔,再经过多孔介质光热吸收锥板被加热而带走太阳能,最后沿着气流管道由吸热器出口端流出。优点:改善现有的吸热器存在吸热效率低、加工困难、内部流动损失大等问题。能够单独使用,也能通过接口互相组合使用;主要适用于太阳能热电转换系统,确保其能尚效运行。
[0024] (6)名称:蛇形波纹管式太阳能吸热器
[0025]申请号:201220412104.X
[0026] 发明人:张国寿;吴立平;石富江
[0027] 摘要:本实用新型涉及一种太阳能吸热器,特别是一种蛇形波纹管式太阳能吸热器,所述吸热器包括吸热管,该吸热管由支架或板箱集装成整体;所述吸热管包括多根并联安装的玻璃真空管,所述玻璃真空管内装有金属波纹内管,所述金属波纹内管由单根金属波纹管弯曲成蛇形,依次装入每个所述的玻璃真空管,所述金属波纹内管两端用可拆接头分别同热水出水管和热水回水管相连。本实用新型吸热器采用可分解架构,可拆开成零部件仓贮、包装、运输和维修;并可适当增减蛇形金属波纹管长度,适应用户所在地太阳强弱需求;蛇形金属波纹管具有更大的吸热面积,并通过多级和多次循环吸热,热水温度高;可拆开清洗排污,能有效防止冬季爆管,有利于实现太阳能热水装置与建筑物一体化。
[0028] (7)名称:一种底面为曲面半球体的腔体式太阳能吸热器
[0029] 申请号:201220612985.X
[0030] 发明人:王富强;林日亿;李夏赞;魏东兰;张慧;秦爱民;孟凡军;刘娟娟;初小林
[0031] 摘要:一种底面为曲面半球体的腔体式太阳能吸热器,本实用新型涉及一种太阳能吸热器。本实用新型为了解决金属管盘绕过程中无法布满整个底面的问题,以及吸热器存在光学损失的问题。吸热器壳体的底部为曲面半球体,吸热器侧面段螺旋盘管缠绕在吸热器壳体的侧面内壁上,吸热器底面段螺旋盘管缠绕在吸热器壳体的底面上,吸热器侧面段螺旋盘管与吸热器底面段螺旋盘管连通,吸热器壳体的外表面上设置有石英棉保温层,工作介质进口管穿设在石英棉保温层内,且工作介质进口管与吸热器侧面段螺旋盘管的进口端连通,工作介质出口管穿设在石英棉保温层内,且工作介质出口管与吸热器侧面段螺旋盘管的出口端连通。
[0032] 太阳能吸热器将聚集太阳能转换成高温热源加热工质做功或进行化学反应,是太阳能热动力发电、太阳能高温热化学反应的核心器件之一。根据太阳能光热转换方式的不同,太阳能吸热器分为表面式吸热器和容积式吸热器两类。表面式吸热器也叫管式吸热器,如盘管吸热器、鼠笼式吸热器。其特点是结构简单,运行可靠性好,但是换热性能差、热效率低。容积式吸热器由石英玻璃与多孔陶瓷或金属吸热芯组成,聚集太阳光束穿过玻璃进入多孔吸热芯被吸收完成光热转换。容积式吸热器结构轻、吸热效率高,但是由于石英玻璃质脆、容易高温失透,制约了容积式吸热器的可靠性。
发明内容
[0033] 本实用新型的目的在于针对目前太阳能吸热器结构的不足,提出一种光热转换效率高、可靠性好的具有延展管束的太阳能吸热器。
[0034] 本实用新型提供的技术方案是:一种具有延展管束的太阳能吸热器,包括一腔体,腔体包括一具有工质出口的壳体,壳体一端连接有吸热壁,吸热壁的边缘与壳体连接处设有工质入口,所述的吸热壁的壁面为弧形,壁面上环形阵列设置有若干内凹的延展管道,吸热壁边缘处的延展管道中心轴与吸热壁中心对称轴的夹角Θ =40°〜50° ;延展管道为自吸热壁的壁面向内一体延伸的空心管道,空心管道的底部为底部封闭;若干延展管道呈放射状设置在吸热壁的壁面上,形成延展管束。
[0035] 其中,延展管道直径为d,长度为I,管间间距为b,d = 2〜3cm,I = 10〜20d,b=2 〜3d。
[0036] 所述的壳体外侧覆盖有保温层。
[0037] 本实用新型的有益效果为:
[0038] 与现有技术相比,本实用新型主要有以下两个优点:
[0039] (I)与传统管式吸热器相比,延展管束吸热器在吸热壁面上延展出一定数量的空心光束,增加了工质的换热面积和流动扰动,能有效提高工质的换热性能,从而提高吸热器的热效率;
[0040] (2)延展管束底部封闭、延展端开口,聚集太阳光能进入延展管并在底部管壁面被吸收,高温区在底部管壁,由于腔体效应,能够进一步降低了吸热壁面的有效辐射散热温度,提高吸热器的热效率。
附图说明
[0041] 当结合附图考虑时,通过参照下面的详细描述,能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点,但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本实用新型的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定,其中:
[0042] 图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0043] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0044] 参考图1,本实用新型的一种具有延展管束的太阳能吸热器,包括一腔体,腔体包括一具有工质出口 I的壳体2,壳体2外侧覆盖有保温层3,壳,2 —端连接有吸热壁4,吸热壁4的边缘与壳体2连接处设有工质入口 5,吸热壁4的壁面为弧形,壁面上环形阵列设置有若干内凹的延展管道6,吸热壁4边缘处的延展管道中心轴与吸热壁4中心对称轴的夹角Θ =40°〜50° ;若干延展管道6呈放射状设置在吸热壁4的壁面上,形成延展管束。
[0045] 延展管道6为自吸热壁4的壁面向内一体延伸的空心管道,空心管道的底部为底部封闭,其中,延展管道直径为d,长度为1,管间间距为b,d = 2〜3cm,I = 10〜20d,b =
2 〜3d。
[0046] 聚集太阳光照射到本实用新型的吸热器时,部分太阳光被吸热壁4的壁面吸收,部分太阳光束从延展管道6的开口端进入延展管道,被底部管壁吸收,形成太阳能容积式吸收。
[0047] 工质从工质入口 5进入吸热器,在延展管道6间流过,与延展管道6发生剧烈的强制对流换热,带走延展管道6吸收的聚集太阳能,完成聚集太阳能的光热转换。在壳体2的背部,覆盖保温层3,减小吸热器的散热损失。
[0048] 以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本实用新型的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (2)

1.一种具有延展管束的太阳能吸热器,包括一腔体,腔体包括一具有工质出口的壳体,壳体一端连接有吸热壁,吸热壁的边缘与壳体连接处设有工质入口,其特征在于,所述的吸热壁的壁面为弧形,壁面上环形阵列设置有若干内凹的延展管道,吸热壁边缘处的延展管道中心轴与吸热壁中心对称轴的夹角Θ =40°〜50° ;延展管道为自吸热壁的壁面向内一体延伸的空心管道,空心管道的底部为底部封闭,若干延展管道呈放射状设置在吸热壁的壁面上,形成延展管束,其中,延展管道直径为d,长度为1,管间间距为b,d = 2〜3cm,I=10 〜20d,b = 2 〜3d。
2.根据权利要求1所述的一种具有延展管束的太阳能吸热器,其特征在于,所述的壳体外侧覆盖有保温层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104534687A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 福建工程学院 一种具有延展管束的太阳能吸热器
CN105526716A (zh) * 2016-01-04 2016-04-27 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种在封闭腔室内进行光热转化的太阳能吸热器

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