CN216592289U - 一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器 - Google Patents

Abstract

一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器涉及太阳能高温吸热设备领域，包括吸热筒、射流筒、上法兰、下法兰、缓冲箱、熔盐入口、熔盐出口。所述射流筒由射流内筒和射流外筒组成，射流内筒上侧开有通孔，射流外筒上设有多排射流圆孔；射流筒上端与上法兰的下单片法兰上端平齐，射流筒下端的圆环钢板与吸热筒的内壁面下侧焊接固定。下法兰的下侧设有缓冲箱，缓冲箱的下端接有一法兰为熔盐入口。吸热筒下侧面接有一法兰为熔盐出口。熔盐从入口进入缓冲箱后，流经射流内筒、射流内筒壁上侧的通孔进入射流外筒与射流内筒之间的夹层空间，然后通过射流外筒上的射流圆孔喷射至吸热筒内壁面上，与高温壁面进行强烈换热，吸收来自吸热筒表面的聚焦太阳能，实现高温高热流的传热，吸热后的熔盐从吸热筒下侧的熔盐出口流出，进入熔盐蓄热装置中。

Description

一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器

技术领域

本实用新型涉及太阳能高温吸热设备领域，特别涉及一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器。

背景技术

由于常规化石能源的长期使用，导致环境污染日益严重，开发利用清洁能源减少环境污染成为当今世界主要的发展趋势，其中太阳能热利用技术是重要的应用方式，在太阳能热发电系统中，塔式聚光吸热器作为其关键设备，可通过工质实现太阳能的吸收与传递，进而用于供热和发电过程。一般情况下，塔式聚光器聚光比在300－1500之间，其加热温度可达500～1200℃，在如此情况下，聚光吸热器的传热性能面临着高温高热流极端条件的严峻挑战。

射流冲击技术因流体直接冲击换热表面，具有显著的强化传热效果，而被广泛应用于工业生产领域。在射流冲击过程中，常用工质主要有水、空气、导热油和制冷剂等，而这些工质因物性所限难以应用于高温领域，相比之下，熔盐作为新型传热蓄热工质，具有更广泛的温度适用范围，并有高热容、低粘度、低工作压力等特点，非常适用于高温高热流等极端条件下的传热过程。本实用新型针对塔式太阳能聚光系统，采用双圆筒内翅式吸热器，并以熔盐为工质进行射流冲击传热，以得到更强的传热性能，不仅满足太阳能高聚光比吸热器的传热需要，也为极端高温高热流条件下的换热器设计提供技术支持。

实用新型内容

本实用新型提出一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，以期解决现有吸热器设计面对高温高热流条件时存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种熔盐射流吸热器包括吸热筒、射流筒、上法兰、下法兰、缓冲箱、熔盐入口、熔盐出口。所述射流筒由射流外筒和射流内筒组成，射流内筒与射流外筒之间形成夹层空间，射流外筒上开有多排射流圆孔，射流内筒上侧开有通孔，所述上法兰的上单片法兰为盲板法兰，所述上法兰的下单片法兰中间开有一孔径大于射流筒直径的圆孔，所述下法兰下端设有一缓冲箱，所述缓冲箱下端接有一法兰为熔盐入口，所述吸热筒下侧面接有一法兰为熔盐出口。

所述熔盐射流吸热器呈圆柱状，由吸热筒、射流筒、缓冲箱组成，吸热筒、射流筒、缓冲箱均由不锈钢制成。

所述吸热筒上端通过上法兰的上单片法兰进行密封，吸热筒，缓冲箱之间通过下法兰、石墨金属复合垫片密封固定。

所述吸热筒的内壁面做成凹凸不平粗糙状或设置规则排列的针肋。

所述射流筒为一端封闭的一体浇铸式圆环柱状筒，且射流筒另一端采用内环直径等于射流内筒直径、外环直径等于吸热筒内径的圆环钢板对夹层空间的下端进行焊接封口。

所述夹层空间的下端的圆环钢板与吸热筒内壁面下侧焊接，使射流筒能够固定在吸热筒上。

所述上法兰的下单片法兰中间开孔直径大于射流筒直径，避免吸热筒受热拉伸对射流筒造成破坏。

所述射流外筒壁上开有多排射流圆孔，射流圆孔围绕射流外筒可呈阵列分布或中间密集两头逐渐稀疏分布，射流孔径为2mm-5mm，圆孔之间的间距为4-10倍的射流孔径。

所述射流内筒上侧均匀开有4个大小相同通孔，使射流内筒与夹层空间连通。

所述射流内筒直径为300mm-500mm；射流外筒的直径约为射流内筒直径的1.4倍。

所述射流外筒与吸热筒壁面之间的间距为2-8倍的射流孔径。

本实用新型的特点是：

1、吸热器的结构简单，利于后期维护。

2、利用射流冲击进行高效传热，其换热系数比通常的管内对流换热系数高几倍，可以极大的提高传热效率。

3、采用合理的射流阵列排布方式，吸热器表面可得到充分的冷却，不存在局部传热盲点，换热面的受热不均匀性得到改善，从而提高了太阳能高温吸热器的使用寿命。

4、吸热体内壁面做成凹凸不平粗糙状或设有规则排列的针肋，一方面可增大换热面积，另一方面可缓解上游射流冲击换热后的熔盐下流对下游熔盐射流冲击换热的影响。

5、由于使用射流冲击强化传热技术，吸热器的吸热面积可相对减少，节约材料。

附图说明

图1为熔盐射流吸热器的剖面图。

图2为熔盐射流吸热器从中部横截后的俯视图。

图3为熔盐射流吸热器通孔处的横截面示意图。

图中：1-吸热筒；2-射流筒；21-射流外筒；22-夹层空间；23-射流内筒；24-射流圆孔；25-通孔；3-上法兰；31-上单片法兰；32-下单片法兰；4-下法兰；41-垫片；5-缓冲箱；6-熔盐入口；7-熔盐出口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合参照附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型从上往下依次设有上法兰3、吸热筒1、射流筒2、下法兰4、缓冲箱5，缓冲箱5下端接有一法兰为熔盐入口6，吸热筒1下侧面接有一法兰为熔盐出口7。所述吸热筒1上端通过上法兰3的上单片法兰31密封，所述射流筒2的夹层空间22下端的圆环钢板焊接在吸热筒1内壁面上，吸热筒1下端与缓冲箱5之间通过下法兰4、石墨金属复合垫片41连接固定。所述上法兰3、吸热筒1、射流筒2、下法兰4、缓冲箱5依次连接，整体呈圆柱状。

如图2所示，吸热筒1、射流外筒21、射流内筒23三者同心；吸热筒1壁厚较薄以确保导热效果良好，射流外筒21壁相对较厚以确保射流的稳定性。

如图3所示，射流内筒23上侧开有4个大小均匀的通孔25，使射流内筒23与夹层空间22连通。

工作原理：

开启一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，熔盐以一定速度流入缓冲箱，然后流经射流内筒、射流内筒上侧的通孔进入射流筒的夹层空间，然后通过射流圆孔喷射至吸热筒内壁面上，与高温壁面进行强烈换热，吸收来自吸热筒表面的聚焦太阳能，实现高温高热流的传热，吸热后的熔盐从吸热筒下侧的熔盐出口流出，进入熔盐蓄热装置中。在换热过程中，熔盐将热量从吸热筒上带走，降低了吸热筒表面温度，从而实现吸热筒与工质的高效换热。

以上所述对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述熔盐射流吸热器包括吸热筒(1)、射流筒(2)、上法兰(3)、下法兰(4)、缓冲箱(5)、熔盐入口(6)、熔盐出口(7)；所述射流筒(2)由射流外筒(21)和射流内筒(23)组成，射流外筒(21)与射流内筒(23)之间形成夹层空间(22)，射流外筒(21)上开有多排射流圆孔(24)，射流内筒(23)上侧开有通孔(25)，所述上法兰(3)的上单片法兰(31)为盲板法兰，所述上法兰(3)的下单片法兰(32)中间开有一孔径大于射流筒(2)直径的圆孔，所述下法兰(4)下端设有一缓冲箱(5)，所述缓冲箱(5)下端接有一法兰为熔盐入口(6)，所述吸热筒(1)下侧面接有一法兰为熔盐出口(7)。

2.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，熔盐射流吸热器呈圆柱状，由吸热筒(1)、射流筒(2)、缓冲箱(5)组成。

3.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述吸热筒(1)上端通过上法兰(3)的上单片法兰(31)密封，吸热筒(1)，缓冲箱(5)之间通过下法兰(4)、石墨金属复合垫片(41)密封固定。

4.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述射流筒(2)为一端封闭的一体浇铸式圆环柱状筒，且射流筒(2)另一端采用内环直径等于射流内筒(23)直径、外环直径等于吸热筒(1)内径的圆环钢板对夹层空间(22)的下端进行焊接封口。

5.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述夹层空间(22)下端的圆环钢板与吸热筒(1)内壁面下侧焊接。

6.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述通孔(25)数量为4个，大小相同且均匀分布在射流内筒(23)上侧。

7.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述射流圆孔(24)围绕射流外筒(21)呈阵列分布或中间密集两头逐渐稀疏分布。

8.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，所述吸热筒(1)的内壁面做成凹凸不平粗糙状或设置规则排列的针肋。

9.根据权利要求1所述的基于塔式太阳能聚光的熔盐射流吸热器，其特征在于，吸热工质为熔盐。

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