CN208139605U - 用于太阳能获取设备的接收器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于太阳能获取设备(100)的接收器，其包括承载结构(7)，所述承载结构在所述接收器的正侧上承载着多个吸收器模块(11)，所述吸收器模块(11)分别包括止动管(21)，所述止动管(21)嵌入所述承载结构(7)的引导管(41)中，使得在所述止动管(21)和所述引导管(41)之间形成了环形间隙(50)，在运行时冷却所述承载结构(7)和/或相关的所述吸收器模块(11)的再循环空气通过所述环形间隙流到所述接收器的前侧上。在所述环形间隙(50)中的至少一个中设置有至少一个扼制性的再循环空气遮盖物(43)，所述再循环空气遮盖物限定了所述再循环空气的质量流，所述质量流通过相关的环形间隙(50)流到所述接收器的前侧上。

Description

用于太阳能获取设备的接收器

技术领域

本公开涉及一种用于太阳能获取设备的接收器。

背景技术

在文献DE 197 44 541 C2中描述了一种太阳能接收器，其具有多个吸收器模块。这些吸收器模块分别包含多孔的吸收器本体，其面向射入的太阳光线。空气穿透该吸收器本体被吸入，并且在流经该吸收器本体时变热。

该接收器适用于大型的能量获取设备，其中例如大量日光反射装置分散地设置在旷野上，它们在接收器上反射太阳光线。因此在该接收器上产生了大量光线聚集，从而在该吸收器模块上得到了高达1100℃的温度。在公知的太阳能接收器中设置有承载结构，其承载着大量吸收器模块。每个吸收器模块均由吸收器顶部和由该吸收器顶部固定的吸收器本体组成。热气通道连接到此吸收器本体上。该生成的热气例如被用来运转做功机械(例如发电机的涡轮)并且在此冷却，但其还包含余热更确切的说是相对于环境温度具有可用的温差。

为了利用此余热或可用的温差，使该空气再循环至太阳能接收器，并且使一部分空气沿着热气通道的壁板进行引导，使之冷却。该再循环空气在吸收器模块之间流过，以便从正侧朝前流出。它随后与环境空气一起再次被吸入吸收器本体中。

在该接收器上聚集的太阳光线通常不是均匀分布的。该光流密度大概具有高斯分布的形状。

每个吸收器模块均配备有扼制热气质量流的遮盖物，借助它来调节光流密度的热气质量流。因此，在每个吸收器模块上调节通过这个吸收器模块流动的过程空气的空气质量流相对于通过其它吸收器模块流动的空气质量流的空气质量流比例，因此由吸收器模块流出的热气流能够达到最佳的质量流分布。

此外，这些吸收器模块也被再循环空气环流并因此被冷却。吸收器模块的温度因此也取决于再循环空气的温度和质量流。因此，为每个模块单独地调节循环空气质量流，并因此进一步优化吸收器模块的质量流分布和温度分布。

通过沿着吸收器流动的再循环空气，不仅影响到了吸收器模块的温度，而且还确定了承载结构的温度分布。通过单独地调节该质量流，来确保该结构的受到强烈热负荷的区域能被充分冷却，并因此避免热过载，例如无需进行额外的冷却或应用耐高温的材料。

一方面为了确保承载结构的最低冷却效果，另一方面为了将这两个空气流之间的热损失保持得尽量低，需要非常精确地调节该再循环质量流。此外，必须为每个单个的吸收器模块适当地协调热气和再循环空气的量，以确保再循环空气的尽可能良好的再次吸入。因此，再循环空气的余热达到了尽可能高的回收率，并使太阳能获取设备的效率最大化。

实用新型内容

本公开的目的是，提供用于太阳能获取设备的接收器，其在结构上能够简单地实现再循环质量流的调节。

按本公开，此目的通过具有专利权利要求1的特征的接收器得以实现。

按本公开的用于太阳能获取设备的接收器具有承载结构，该承载结构承载着吸收器模块。这些吸收器模块分别包含正侧的吸收器本体，热气通道连接到这些吸收器本体上。这些单个的吸收器分别被过程空气穿流，该过程空气作为载热介质传输至消耗者。在该消耗者之后，经冷却的过程空气作为所谓的再循环空气通过空气再循环系统再次至少部分传输至该接收器。在该承载结构内，该再循环空气在未与热气混合的情况下分散到单个的吸收器上。它们在再循环空气通道中沿着止动管和吸收器流到吸收器本体之前。在某个或所有吸收器模块的再循环空气通道中分别设置有至少一个扼制再循环空气质量流的遮盖物，其确定了相关吸收器的再循环空气质量流。按本公开所述的在至少一个从属于吸收器模块的环形间隙中应用相同或不同的再循环空气遮盖物，能够调节在这些环形间隙中的质量流的比例。

通过这些再循环空气遮盖物能够相互调节吸收器模块的再循环空气质量流的比例，并且这些模块和接收器结构的冷却能够与辐射功率的分布相匹配。同时，在确保吸收器和承载结构的最低冷却效果的同时，明显地降低了热气和再循环空气之间的内部热损失。此外，该再循环空气质量流还与该吸收器的热气质量流相匹配，并且达到空气的最佳再循环。因此能够确保太阳能获取设备的最大效率。

这些遮盖物在主要负荷情况下根据承载结构的主要存在的光流密度分布和温度分布来设计，并且为大部分运行时间提供了明显更好的分布。

该遮盖物这样设计成简单的片材部件，即再循环空气的流动面从几乎无至非常剧烈地缩小，因而产生了大的调节范围。

通过遮盖物的非对称造型，甚至能够实现与方向有关的流体扼制。如果流体在遮盖物之前构成非对称的并且在遮盖物之后需要达到尽量均匀的流动曲线，则所述扼制的方向相关性是必要的。此外通过两个遮盖物的组合，能够明显扩展质量流调节的变化可行性。

所述遮盖物的另一重要特征是安装简单且可更换，因为热气管和引导管之间的环形间隙能够从一侧从外面顺畅地进入，并且在此间隙中的遮盖物例如也能够通过可简单松脱的连接器固定。通过该顺畅的可进入性，该扼制零件能够在接收器安装结束之后再被安装在塔楼或太阳能获取设备中，并因此能够明显降低安装的误差偏向，因为为实现这些遮盖物的可靠配属关系所需的花费明显更低。此外在扼制元件的这种实施方式中还可行的是，在保养的范畴内可更换所有遮盖物抑或一部分遮盖物，而不必拆卸接收器的主要部位。因此，能够借助操纵经验来快速调整再循环空气的单个质量流。

本公开的遮盖物可以设计成冲破的环状，其大部分定位在热气管和引导管之间的环形间隙内。但它也可以这样设计，即该遮盖物的大部分以止动环的形式位于引导管之外，并且再循环质量流只通过小的干扰面进行调节，该干扰面定位在环形间隙的内部并且由遮盖元件构成。此外，这两个所述的实施方案也能够构成为非对称的。

其它优点和有利的实施例由说明书、附图和专利权利要求得出。

附图说明

在附图中示意性地简化地示出了按本公开的接收器的实施例，并且在下面参照附图进行详细阐述。其中：

图1示出了一种具有本公开所述的接收器的太阳能获取设备的示意图；

图2示出了一种具有多个接收器模块的示意图，本公开所述的接收器的承载结构和空气引导器基本上由这些接收器模块构成；

图3示出了一种具有三个吸收器模块和再循环空气遮盖物的接收器模块的示意性纵向剖面图以及细节C和D；

图4示出了再循环空气遮盖物的第一实施例；

图5示出了再循环空气遮盖物的第二实施例；以及

图6示出了再循环空气遮盖物的第三实施例。

具体实施方式

图1示意性地简化地示出了太阳能获取设备100。太阳光通过日光反射场120的日光反射装置110反射到本公开的接收器1上。该接收器1被设计成敞开式的容积式的接收器，其中空气从接收器的正侧1a前方的区域中吸入并且构成过程空气。该过程空气由接收器1加热并且通过热气导管130传输给消耗者。该消耗者例如可以是具有常规水蒸气回路150的蒸气生成器 140或热量存储器160。此外，该加热的过程空气能够当作过程热量来用，以便制造出氢。经冷却的过程空气通过空气再循环系统170传输至该接收器 1。它在此完全或只局部地用来冷却该接收器，并且随后被引导至正侧1a的前方，并且大部分在该处再次被当作过程空气吸入。

图2示意性地简化地示出了接收器模块5。这种接收器模块既是本公开的接收器1的承载结构的重要部位，也是接收器内部的空气引导器的主要组成部分。接收器模块5在正侧具有多个洞口9，吸收器模块11插入这些洞口中。热气的出口15位于接收器模块5的背侧(在图2的下方)上，这些出口与吸收器模块11相连。再循环空气35从侧面传输至接收器模块5，并且从均匀分布在接收器模块5正侧之前的吸收器模块11之间被吹出。

图3以剖视图示出了本公开的接收器的接收器模块，其包含三个吸收器模块11。如同所示的一样，吸收器模块11由酒杯状的吸收器本体13构成，其固定着吸收器顶部17。该吸收器本体13通到热气通道44中，其中通过不同设计的热气遮盖物39来调节各个吸收器模块11相对于接收器1的其它吸收器质量流的质量流。吸收器本体13插入止动管21中，并且与承载结构7 相连。该止动管21通过绝缘物37相对于热气通道44来说是隔热的。

借助来自空气再循环系统170的再循环空气35，既对承载结构7进行冷却，也对引导管41进行冷却。还为了避免止动管21热过载，一部分再循环空气通过引导管41中的流动通道45流入各止动管21和各引导管41之间的环形间隙中。再循环空气遮盖物43位于该环形间隙的端部上，其扼制在各环形间隙50中流动的气量。在经过了再循环空气遮盖物43之后，空气抵达吸收器之间的中间腔40中，并且从该处继续通过吸收器本体13之间的间隙流到正侧1a前方。

再循环空气遮盖物43的压力损失明显大于这些引导管中的流动通道45 的压力损失。相应地，再循环空气质量流通过再循环空气遮盖物43或通过其自由的流动面42确定，该再循环空气通过止动管21和引导管41之间的间隙流动并且冷却这些止动管21和吸收器本体13。

图4至6在俯视图和安装位置中示出了再循环空气遮盖物43的不同实施例。在这些附图中每个相同构件设置有相同的参考标记。通过再循环空气遮盖物43的相应大或者相应小的自由流动面42，来调节引导管41和止动管 21之间的环形间隙50中的再循环质量流。如果需要较小的流动面42，则可以如图4所示，几乎整个遮盖物43都设置在该间隙的内部。相反如果需要较大的流动面42时，则只有遮盖物43的单个干扰面或遮盖元件55位于环形间隙中，它们通过止动环44相互连接(见图5)。遮盖物43的这两个所述方案不必对称地设计，而是具有明显的非对称性。在图6中示出了再循环空气遮盖物43的这种方案。如果该遮盖物43不是只有纯粹的扼流功能，而是还应当调节止动管21和引导管41之间的流动曲线，则需要非对称设计方案。当空气不是均匀地通过流动通道传输至环形间隙50中，而是例如，从一个方向明显更强地压出时，这是必要的。在这种情况下，必须明显更强烈地扼制来自此方向的流动，以使环形间隙50的穿流达到一致。

此外如果热气未均匀地流出，则这种情况下也可能是有利的。这种有意识的非对称流动同样能够通过图6所示的遮盖物实现。

再循环空气遮盖物的图4至6所示的实施例尤其具有以下结构。

根据图4所述的再循环空气遮盖物43包括止动环44，该止动环设置在引导管41和止动管21之间的环形间隙50中并且配置有六个止动接块47，这些止动接块分别嵌入设置在引导管41上的固定槽48中。因此再循环空气遮盖物43牢固地保持在引导管41上。

图4所示的再循环空气遮盖物43还包括内环45，该内环同样设置在引导管41和止动管21之间的环形间隙中并且借助其内环面抵靠在止动管21 上。该内环45通过连接条46与止动环44相连，它们沿径向方向相对于止动管21的轴线延伸。通过该止动环44、内环45和连接条46确定了再循环空气遮盖物43的自由流动面42，或者进一步的说是限定出弧状的窗口，其限定了该自由流动面42。该止动环44、内环45和连接条的尺寸可以根据期望的自由流动面42来设计。

再循环空气遮盖物43在图5中所示的实施例中包括止动环44，该止动环抵靠在引导管41的外圆周面上，并且止动接块47从该止动环沿径向方向朝内分岔，该止动接块卡住引导管41的止动槽48。在这种情况下六个止动接块47分别在止动管21和引导管41之间的环形间隙中穿过遮盖元件55，该遮盖元件局部地填充环形间隙50并且具有弧状的基本轮廓。这些遮盖元件55分别具有支撑接块51，其沿径向方向支撑在止动管21的圆周面上。

这些遮盖元件55只按比例地遮盖环形间隙50，因此在相邻的遮盖元件 55之间并且在单个的遮盖元件55和止动管21之间还保留着对再循环空气的自由流动面42。根据期望的自由流动面42，这些遮盖元件55能够具有不同的尺寸。

再循环空气遮盖物43在图6中所示的实施例，其包括外部止动环44，该外部止动环抵靠在引导管41的外圆周面上，并且内部止动接块47从该外部止动环沿径向方向朝内突出，该止动接块卡住引导管41的止动槽48。这些止动接块47中的两个在止动管21和引导管41之间的环形间隙50内穿过遮盖元件55，这些遮盖元件相当于图5的遮盖元件。另外4个止动接块47 穿过局部遮盖环52，该局部遮盖环在约170°的角度范围内延伸，并且在其内侧上沿径向方向同样通过支撑接块51支撑在止动管21的外侧上。该局部遮盖环52设置有槽53和/或孔54。通过遮盖元件55和局部遮盖环52的尺寸来确定通过再循环空气遮盖物43提供的自由的流动面42。

Claims (11)

1.一种用于太阳能获取设备(100)的接收器，其包括承载结构(7)，所述承载结构在所述接收器的正侧上承载着多个吸收器模块(11)，所述吸收器模块(11)分别包括止动管(21)，所述止动管(21)嵌入所述承载结构(7)的引导管(41)中，使得在所述止动管(21)和所述引导管(41)之间形成了环形间隙(50)，在运行时冷却所述承载结构(7)和/或相关的所述吸收器模块(11)的再循环空气通过所述环形间隙(50)流到所述接收器的前侧上，其特征在于，在所述环形间隙(50)中的至少一个中设置有至少一个扼制性的再循环空气遮盖物(43)，所述再循环空气遮盖物(43)限定了所述再循环空气的质量流，所述质量流通过相关的所述环形间隙(50)流到所述接收器的前侧上。

2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述再循环空气遮盖物(43)包括至少一个止动环(44)，其固定在相关的所述引导管(41)和/或相关的所述止动管(21)上。

3.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述止动环(44)放置在所述环形间隙(50)的内部。

4.根据权利要求2或3所述的接收器，其特征在于，所述止动环(44)包围着所述引导管(41)。

5.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，所述再循环空气遮盖物(43)具有内环(45)，其设置在所述止动管(21)和引导管(41)之间的所述环形间隙(50)内，并且通过至少一个连接条(46)与所述止动环(44)相连。

6.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，至少一个止动接块(47)从所述止动环(44)沿径向方向突出，所述止动接块(47)嵌入所述引导管(41)的固定槽(48)中。

7.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述再循环空气遮盖物(43)包括至少一个遮盖元件(55)，其局部地填充所述环形间隙(50)。

8.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述遮盖元件(55)具有弧状的基本轮廓。

9.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，至少一个止动接块(47)从所述止动环(44)沿径向方向突出，所述止动接块(47)嵌入所述引导管(41)的固定槽(48)中，所述遮盖元件(55)通过所述止动接块(47)连接到所述止动环(44)上。

10.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述遮盖元件(55)具有至少一个支撑接块(51)，其沿径向方向支撑在所述止动管(21)上。

11.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，在所述环形间隙(50)中设置有至少两个结构相同的所述再循环空气遮盖物(43)，该至少两个所述再循环空气遮盖物(43)在圆周方向相互扭转。