DE112021005647T5

DE112021005647T5 - Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung und System unter Verwendung von dessen

Info

Publication number: DE112021005647T5
Application number: DE112021005647.6T
Authority: DE
Inventors: Xiang Ling; Mingsheng Du; Changtian Liu; Juan Zhao
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-05-08
Publication date: 2023-08-24
Also published as: ES2950416R1; ES2950416A2; US20240110729A1; CN112856832A; WO2022151618A1; CN112856832B

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung und ein System unter Verwendung von dessen, wobei das System einen Windschutzschirm, einen Flachplatten-Wärmeabsorber und eine Umwälzleitung umfasst, und wobei der Flachplatten-Wärmeabsorber das Hauptelement für die photothermische Umwandlung und die Übertragung von Wärmeenergie ist, der Windschutzschirm Wärmeverluste des Wärmeabsorbers vermeidet und die Umwälzleitung für die Zirkulation der Arbeitsflüssigkeit sorgt; Während des Arbeitsvorgangs absorbiert die Wärmeübertragungsflüssigkeit im Flachplatten-Wärmeabsorber die Wärme von der Verdampfungsfläche und verdampft, wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit an der Kondensationsfläche die Wärme ableitet und kondensiert, und wobei die kondensierte Wärmeübertragungsflüssigkeit zur Verdampfungsfläche zurückgeführt wird und in den nächsten Zyklus eintritt, und die Wärme wird durch einen Gas-Flüssig-Phasenübergangsprozess an die Arbeitsflüssigkeit übertragen. Bei dem Flachplatten-Wärmeabsorber der vorliegenden Erfindung wird durch die Anordnung von Gittern und die Innovation der Struktur die Höhe des Wärmeabsorbers im Vergleich zu einem herkömmlichen Wärmerohr-Wärmeabsorber um mehr als die Hälfte reduziert, wodurch die windzugewandte Fläche verringert und der Schwerpunkt abgesenkt wird, um die Stabilität zu verbessern. Gleichzeitig wird es durch die indirekte Wärmeübertragung des Wärmerohrprinzips ermöglicht, dass der Flachplatten-Wärmeabsorbereiner hohen Wärmestromdichte und einem Wärmeschock standhalten kann, um seine Lebensdauer zu verlängern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Nutzung der Solarwärme hoher Temperatur, insbesondere einen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung und ein System unter Verwendung von dessen.
STAND DER TECHNIK
Im 21. Jahrhundert mit der zunehmenden Erschöpfung der fossilen Brennstoffe und der Umweltverschmutzung ist das Energieproblem zu einem Engpass geworden, der die schnelle wirtschaftliche Entwicklung Chinas einschränkt. Die Solarenergie als saubere und umweltfreundliche, weit verbreitete erneuerbare Energie mit riesiger Energiespeicherung wird zu einem Hotspot im Bereich der Energieforschung, -entwicklung und -nutzung. Das solarthermische Turmkraftwerk hat die Vorteile eines hohen konzentrierenden Multiplikators, eines hohen photothermischen Umwandlungswirkungsgrades und niedriger Stromerzeugungskosten und hat sich schnell entwickelt; jedoch hat der Wärmeabsorber des solarthermischen Turmkraftwerks lokale Überhitzung, thermische Ermüdung, thermisches Ratchet und andere Probleme, da er unter einer nicht-stationären, ungleichmäßigen thermischen Last hoher Energieflussdichte arbeitet, was sich schwerwiegend auf die Stabilität und Zuverlässigkeit des Wärmeabsorbers auswirkt, dies ist schon zu einem wichtigen technischen Problem, das die Leistung des solarthermischen Kraftwerks beeinflusst. Gleichzeitig ist zur Erhöhung des konzentrierenden Multiplikators ein breites Feld vom Heliostat erforderlich, was auch die Platzierung des Wärmeabsorbers in einem höheren Brennpunkt des Spiegelfeldes erfordert, deshalb werden eine größere Windangriffsfläche und ein höherer Schwerpunkt im Verhältnis zum Boden verursacht, was zu einer Instabilität des Wärmeabsorbers und des zentralen Turms führt. Bei unveränderter Fokussierungsposition und Wärmeabsorptionsfläche muss die Struktur des Wärmeabsorbers eingestellt werden, um die obigen Probleme zu lösen.
Der Wärmeabsorber ist eine Kernkomponente des solarthermischen Turmkraftwerks, die direkten Wärmeabsorber haben einen großen Temperaturunterschied zwischen der lichtabsorbierenden Platte und der kalten Flüssigkeit, was zu thermischen Spannungen führt, die den Wärmeabsorber beschädigen und seine Lebensdauer verringern können. Bei herkömmlichen Wärmerohr-Wärmeabsorbern muss der Kondensationsabschnitt oberhalb des Verdampfungsabschnitts angeordnet werden, wodurch der Wärmeabsorber bei gleicher Wärmeaufnahmefläche einen höheren Schwerpunkt und ein größeres Volumen aufweist.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung zur Verfügung zu stellen, wobei die lichtabsorbierende Platte des Flachplatten-Wärmeabsorbers eine gute Temperaturhomogenität, geringe thermische Spannungen, eine gute Wärmeübertragungseffizienz und eine lange Lebensdauer aufweist, um das Problem der kurzen Lebensdauer, die durch lokale Überhitzung und thermische Ermüdung der bestehenden Wärmeabsorber unter Wirkung einer nicht-stationären, ungleichmäßigen thermischen Last hoher Energieflussdichte verursacht wird, zu lösen. Gleichzeitig hat der Flachplatten-Wärmeabsorber auch einen niedrigeren Schwerpunkt und ein geringeres Volumen für die gleiche Wärmeabsorptionsfläche, was die Probleme der bestehenden Wärmerohr-Wärmeabsorber mit einer zu großen Höhe, einem zu hohen Schwerpunkt und einem übermäßigen Volumen löst.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht weiter darin, ein System unter Verwendung eines obigen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers für die Solarturm-Stromerzeugung zur Verfügung zu stellen.
Um die obigen technischen Probleme zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung:

einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung, umfassend eine lichtabsorbierende Platte, einen Metallfaserfilz, ein Metalldrahtnetz, ein Gitter, eine Trennplatte, eine Rippe und eine Abdeckplatte, die von außen nach innen angeordnet sind, wobei auf der Abdeckplatte ein Einlassrohr und ein Auslassrohr angeordnet sind, und wobei an einer Seitenfläche des Wärmeabsorbers eine Dichtung angeordnet ist, um eine abgedichtete Umgebung zu bilden; und wobei an der Trennplatte ein Füllrohr hindurchgeführt ist; und wobei die lichtabsorbierende Platte, die Trennplatte, die Dichtung und das Füllrohr eine Heizplattenseite bilden, und wobei das Innere der Heizplattenseite in einem Vakuum mit dem Metallfaserfilz, dem Metalldrahtnetz, dem Gitter und der Wärmeübertragungsflüssigkeit versehen ist, und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit durch das Füllrohr eintritt; und wobei die Trennplatte, die Rippe, die Dichtung, die Abdeckplatte, das Einlassrohr und das Auslassrohr eine Wärmeaustauschseite bilden, und wobei die Arbeitsflüssigkeit über das Einlassrohr und
das Auslassrohr durch die Wärmeaustauschseite strömt, und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit die Wärmeenergie durch die indirekte Wärmeübertragung unter Verwendung des Wärmerohrprinzips an die zirkulierende Arbeitsflüssigkeit überträgt; und wobei sich die Verdampfungsfläche und die Kondensationsfläche der Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Wärmeabsorber auf derselben horizontalen Linie.
Ferner absorbiert die Wärmeübertragungsflüssigkeit die Wärme von der lichtabsorbierenden Platte und verdampft, wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit an der Trennplatte kondensiert und die Wärme ableitet, und wobei die kondensierte Wärmeübertragungsflüssigkeit durch das Gitter zur Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte zurückgeführt wird und in den nächsten Zyklus eintritt; und wobei die aus der Kondensation abgeleitete Wärme durch die Trennplatte und die Rippe an die Arbeitsflüssigkeit übertragen wird.

Ferner ist das Gitter durch 3D-Druck oder Hartlöten an die Kondensationsseite der Trennplatte angeschlossen und in einem Winkel von 10° bis 30° von der Kondensationsfläche der Trennplatte zur Verdampfungsfläche der lichtabsorbierenden Platte geneigt, wobei sich die Höhenrichtung des Gitters bis zur Oberfläche des Metalldrahtnetzes erstreckt.
Ferner ist das Gitter als geneigter regelmäßig sechseckiger Rahmen ausgebildet, wobei der niedrigste Punkt in der Längsrichtung die Kante des Rahmens ist; und wobei jede seitliche Fläche jeweils mit einem Durchgangsloch, das die seitliche Länge des Rahmens nicht überschreitet, an einer weit von der Kondensationsfläche und der Kante entfernten Position versehen ist, und wobei jede regelmäßig sechseckige Rahmen durch das Durchgangsloch mit sechs benachbarten regelmäßig sechseckigen Rahmen verbunden ist; alternativ ist das Gitter als geneigtes dreieckiges Prisma ausgebildet, wobei die dreieckigen Prismen in derselben Schicht diskontinuierlich sind, und wobei die dreieckigen Prismen verschiedener Schichten gegeneinander versetzt sind.
Ferner sind an der Trennplatte weiterhin mehrere horizontale Prallplatten angeordnet, wobei die ablaufenden Enden von benachbarten Prallplatten versetzt angeordnet sind; und wobei die Rippen gezackte Rippen sind, die mit den Prallplatten im Inneren der Wärmeaustauschseite gemeinsam einen Mehrfachrücklauf-Wärmeaustauschkanal bilden; und wobei sich das Einlassrohr und das Auslassrohr auf der diagonalen Linie der Wärmeaustauschseite befinden, und wobei das Einlassrohr über dem Auslassrohr liegt; und wobei es sich bei der Arbeitsflüssigkeit um Luft oder überkritisches Kohlendioxid handelt.
Ferner ist die Außenfläche der lichtabsorbierenden Platte mit einer hitzebeständigen lichtabsorbierenden Beschichtung und die Innenfläche mit einer Grübchen-Oberfläche versehen; wobei der Metallfaserfilz eng an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte anliegt und durch das Metalldrahtnetz bedeckt ist, und wobei das Metalldrahtnetz und der Metallfaserfilz an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte punktgeschweißt sind; und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit ein flüssiges Metall ist, und wobei der Füllungsgrad der Wärmeübertragungsflüssigkeit 30% bis 50% des Volumens der Heizplattenseite unter Betriebsbedingungen beträgt. und wobei die lichtabsorbierende Platte, der Metallfaserfilz, das Metalldrahtnetz, das Gitter, die Trennplatte, die Dichtung, das Thermoelementrohr und das Füllrohr aus rostfreiem Stahl, einer Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis oder einer Titanlegierung bestehen.
Ferner ist der Wärmeabsorber weiterhin mit einem Thermoelementrohr versehen, wobei das Thermoelementrohr und das Füllrohr durch die Wärmeaustauschseite in das Innere der Heizplattenseite führen; und wobei das Füllrohr am Ende des Füllrohrs, nachdem die Wärmeübertragungsflüssigkeit eingefüllt wurde, gekrimpt, verschweißt und abgedichtet ist; und wobei das Thermoelementrohr am vorderen Ende der Heizplattenseite abgedichtet ist, indem die Dichtungsplatte an dem Durchgangsrohr geschweißt ist, und wobei im Thermoelementrohr ein Thermoelement angeordnet ist, und wobei der Temperaturmesspunkt in Kontakt mit der Dichtungsplatte steht, und wobei das Thermoelementrohr über dem Flüssigkeitsspiegel der Wärmeübertragungsflüssigkeit liegt und nicht in Kontakt mit dem Metalldrahtnetz und dem Gitter steht.
Ein Solarturm-Stromerzeugungssystem, umfassend einen Windschutzschirm, eine Umwälzleitung und einen obigen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung, wobei der Windschutzschirm den Flachplatten-Wärmeabsorber und die Umwälzleitung darin abdeckt, und wobei die Umwälzleitung an der Innenseite des Flachplatten-Wärmeabsorbers angeordnet ist, und wobei die Flachplatten-Wärmeabsorber durch die Umwälzleitung parallel verbunden werden, und wobei jeder Flachplatten-Wärmeabsorber jeweils ein unabhängiges lichtabsorbierendes Wärmeübertragungselement ist.
Ferner umfasst der Windschutzschirm eine Windschutzabdeckplatte und eng parallel zueinander angeordnete Windschutzflügel; wobei die Umwälzleitung einen Einlass-Hauptstutzen, ein Einlass-Ringrohr, ein Einlass-Hauptrohr, einen Auslass-Hauptstutzen, ein Auslass-Ringrohr und ein Auslass-Hauptrohr umfasst, und wobei an dem Einlass-Ringrohr zwei zueinander gegenüberliegende Einlass-Hauptrohre angeordnet sind, und wobei an dem Einlass-Ringrohr mehrere parallel zueinander ausgerichtete Einlass-Hauptstutzen vertikal angeordnet sind; und wobei der Auslass-Hauptstutzen, das Auslass-Ringrohr und das Auslass-Hauptrohr in einer gleichen Beziehung wie der Einlass-Hauptstutzen, das Einlass-Ringrohr und das Einlass-Hauptrohr angeordnet sind; und wobei das Einlass-Ringrohr und das Auslass-Ringrohr parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei der Einlass-Hauptstutzen und der Auslass-Hauptstutzen in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung angeordnet sind; und wobei der Einlass-Hauptstutzen einen Stutzenhauptkörper, einen Stutzenflansch, einen Stutzenzweig und einen Stutzen-Verschlusskopf umfasst, und wobei der Auslass-Hauptstutzen eine gleiche Struktur wie der Einlass-Hauptstutzen hat, und wobei der Stutzenzweig über Gewinde oder Flansch mit dem Einlassrohr und dem Auslassrohr des Flachplatten-Wärmeabsorbers verbunden ist und gleichzeitig als Halter zum Befestigen des Flachplatten-Wärmeabsorbers verwendet werden kann.
Ferner sind die Durchmesser des Einlass-Hauptstutzens, des Einlass-Ringrohrs und des Einlass-Hauptrohrs sind kleiner als die Durchmesser des Auslass-Hauptstutzens, des Auslass-Ringrohrs und des Auslass-Hauptrohrs; wobei der Abstand zwischen dem entsprechenden Einlass-Hauptstutzen und Auslass-Hauptstutzen desselben Flachplatten-Wärmeabsorbers größer als die Dicke des Flachplatten-Wärmeabsorbers ist.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende ausgeprägte Vorteile und vorteilhaften Wirkungen:

durch die indirekte Wärmeübertragung des Wärmerohrprinzips wird der direkte Wärmeaustausch zwischen der lichtabsorbierenden Platte und der kalten Flüssigkeit vermieden, was die durch den großen Temperaturunterschied des Flachplatten-Wärmeabsorbers verursachte thermische Spannung, thermische Verformung und thermische Ermüdung verringern und seine Lebensdauer verlängern kann;
flüssiges Metall als Wärmeübertragungsflüssigkeit mit relativ niedrigem Schmelzpunkt und hoher Siedetemperatur sowie hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften ermöglicht den Betrieb bei höheren Wärmestromstärken und erreicht höhere Arbeitsflüssigkeits-Austrittstemperaturen,
de Kapillareffekt des Metallfaserfilzes und der Rückflusseffekt des Gitters sorgen für eine gleichmäßigere Verteilung der flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit über die Verdampfungsfläche, wodurch die lichtabsorbierende Platte eine bessere Temperaturhomogenisierungsleistung aufweist, um Probleme wie lokale Überhitzung zu vermeiden;
der neuartige Flachplatten-Wärmeabsorber kann die Standardisierung und Modularisierung leicht realisieren, durch die Umwälzleitung wird eine parallele Verbindung realisiert, jeder Flachplatten-Wärmeabsorber dient als unabhängiges lichtabsorbierendes Wärmeübertragungselement, und die Flachplatten-Wärmeabsorber werden oben und unten sowie links und rechts eng zu einem Wärmeabsorptionsbildschirm gestapelt und arbeiten, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, durch das Thermoelement in dem Thermoelementrohr wird eine Echtzeit-Beobachtung des Arbeitszustandes des Flachplatten-Wärmeabsorbers realisiert, und beim Auftreten von Schäden können sie auch unabhängig ersetzt werden, auf die Weise werden eine bessere Sicherheit, eine bequemere Wartung und geringere Wartungskosten realisiert.

Zusammenfassend gesagt, verwendet das System unter Verwendung des neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers für die Solarturm-Stromerzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung die indirekte Wärmeübertragung des Wärmerohrprinzips, so dass die lichtabsorbierende Platte des Flachplatten-Wärmeabsorbers eine gute Temperaturhomogenisierungsleistung aufweist und hohen Wärmestromdichte und einem Wärmeschock standhalten kann, um das Auftreten einer lokalen Überhitzung und der Hotspots zu verhindern, auf die Weise wird ein Eingang der stabilen Arbeitsflüssigkeit hoher Temperatur für das Stromerzeugungssystem geliefert. Die vorliegende Erfindung verwendet das Wärmerohrprinzip und verwendet flüssiges Metall als Wärmeübertragungsflüssigkeit im Inneren der Heizplattenseite des Flachplatten-Wärmeabsorbers, wodurch die Temperaturhomogenität der beheizten Oberfläche und die Effizienz der Wärmeübertragung verbessert werden und die Lebensdauer des Flachplatten-Wärmeabsorbers verlängert wird, während gleichzeitig die Verwendung bei der Verarbeitung sowie die Wartung und der Austausch des Wärmeabsorbers berücksichtigt werden (in tatsächlichen Solarturmanlagen können der Durchmesser und die Höhe Dutzende oder sogar Hunderte von Metern erreichen, so dass der zentrale Turm oft im Inneren mit Aufzügen und anderen Trägern ausgestattet ist, um den Zugang für den Betreiber und das Wartungspersonal zu erleichtern. Daher sollte es betont werden, dass der Abstand zwischen dem entsprechenden Einlass-Hauptstutzen und Auslass-Hauptstutzen desselben Flachplatten-Wärmeabsorbers größer als die Dicke des Flachplatten-Wärmeabsorbers ist, was bei der Auslegung dieses Flachplatten-Wärmeabsorbers berücksichtigt werden muss. Bei einem Austausch können die Verbindungsflansche und Befestigungsvorrichtungen der Einlass- und Auslassrohre des Flachplatten-Wärmeabsorbers entfernt werden, der Flachplatten-Wärmeabsorber wird zwischen dem Einlass- und dem Auslass-Hauptstutzen zum Träger zurückgewonnen und durch einen neuen Flachplatten-Wärmeabsorber ersetzt), und durch die modulare Montage wird das Problem der hohen Wartungskosten bei großen Anlagen gelöst.
Wie aus dem vergleichenden Diagramm des Funktionsprinzips und der Höhe des Wärmeabsorbers in 12 ersichtlich ist, erfordert der herkömmliche Wärmeabsorber von dem Typ des Wärmerohrs, dass der Kondensationsabschnitt über dem Verdampfungsabschnitt angeordnet ist und die kondensierte flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit entlang der Wandfläche zum Verdampfungsabschnitt zurückfließt, wodurch der Verdampfungsabschnitt eine bessere Temperaturhomogenisierungsleistung aufweist. Bei dem neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber gemäß der vorliegenden Erfindung liegen der Kondensationsabschnitt und der Verdampfungsabschnitt auf der gleichen horizontalen Höhe, und basierend auf dem Rückflusseffeks des Gitters und der Kombination der Einlassposition für die Arbeitsflüssigkeit und der Anordnung der Kanäle der Rippen wird Rückfluss der kondensierten flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit zur Verdampfungsfläche erreicht, und sie wird gleichmäßig auf der Verdampfungsfläche unter der Kombination des Gravitationseffekts und des Kapillareffekts des Metallfaserfilzes verteilt, um eine bessere Temperaturhomogenisierungsleistung zu erzielen. Das entspricht dem oben genannten herkömmlichen Wärmerohr-Wärmeabsorber. Da sich der Kondensationsabschnitt, der Wärmedämmungsabschnitt und der Verdampfungsabschnitt des neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung auf der gleichen horizontalen Höhe befinden, ist die Höhe des neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers im Vergleich zum herkömmlichen Wärmerohr-Wärmeabsorber um mindestens die Hälfte reduziert, wobei die gleiche Wärmeabsorptionsfläche beibehalten wird. Dadurch werden der Schwerpunkt des Wärmeabsorbers und der Schwerpunkt des zentralen Turms nach unten verlagert, und die windzugewandte Fläche des Wärmeabsorbers wird um die Hälfte reduziert. Dies führt dazu, dass bei gleichen Windverhältnissen eine geringere Kraft auf die Befestigungsvorrichtung des Wärmeabsorbers und des zentralen Turms einwirkt, was die Stabilität und Sicherheit des Wärmeabsorbers und des zentralen Turms verbessert und den Stahlverbrauch und die Produktionskosten reduziert.
Figurenliste

1 zeigt einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Diagramm des Systems.
2 zeigt einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Aufwärtsansicht des Systems.
3 zeigt eine Umrisszeichnung eines Windschutzschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Explosionsansicht eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt einen mittleren Längsschnitt eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht des mittleren Längsschnitts eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Umrisszeichnung einer lichtabsorbierenden Platte eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Umrisszeichnung eines regelmäßig sechseckigen Gitters eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Umrisszeichnung eines Gitters in Form der dreieckigen Prismen eines neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorbers gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Umrisszeichnung und ein Diagramm des Strömungswegs einer Umwälzleitung gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Einlass-Hauptstutzens der Umwälzleitung gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt das Funktionsprinzip und das Höhenvergleichsdiagramm des Wärmeabsorbers.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Zur weiteren Veranschaulichung des Inhalts, der Merkmale und der Funktionen der vorliegenden Erfindung wird diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und spezifischen Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Wie in 1 und 4 dargestellt, ein Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung und ein System unter Verwendung von dessen, wobei das System einen Windschutzschirm 1, einen Flachplatten-Wärmeabsorber 2 und eine Umwälzleitung 3 umfasst. Das Wärmerohrprinzip wird für die indirekte Wärmeübertragung im Flachplatten-Wärmeabsorber 2 verwendet, um eine bessere Temperaturhomogenisierungsleistung der lichtabsorbierenden Platte 2.1 zu erreichen. Während des Arbeitsprozesses durchdringt die gebündelte Solarenergie mit hoher Energieflussdichte den Windschutzschirm 1, strahlt auf die lichtabsorbierende Platte 2.1 des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 und wird von der lichtabsorbierenden Beschichtung 2.1.1 absorbiert und in die Wärmeenergie umgewandelt, die Wärmeenergie wird durch die lichtabsorbierende Platte 2.1 an die Verdampfungsfläche an der Innenseite der lichtabsorbierenden Platte 2.1 übertragen, die Wärmeübertragungsflüssigkeit nimmt Wärme auf und verdampft, der Dampf führt viel Wärme mit sich und kondensiert durch die Wärmeableitung an der Kondensationsfläche der Trennplatte 2.6, das Kondensat fließt einerseits entlang der geneigten Richtung des Gitters 2.4 zurück auf den Metallfaserfilz 2.2 und das Metalldrahtnetz 2.3, der Kapillareffekt des Metallfaserfilzes 2.2 und der Rückflusseffekt des Gitters 2.4 bewirken, dass die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit auf der Verdampfungsfläche an der Innenseite der lichtabsorbierenden Platte 2.1 verteilt wird, andererseits wird die aus der Kondensation abgeleitete Wärme durch die Rippe 2.5 und die Trennplatte 2.6 an die Wärmeaustauschfläche der Rippe 2.5 und der Trennplatte 2.6 übertragen, die Arbeitsflüssigkeit strömt durch die Rippe 2.5 und die Trennplatte 2.6, absorbiert die Wärme und tritt dann in die Umwälzleitung 3 ein. Das Wärmerohr hat eine ausgezeichnete isotherme Leistung und Wärmeleitfähigkeit, und die indirekte Wärmeübertragung sorgt für eine bessere Temperaturhomogenisierungsleistung der lichtabsorbierenden Platte 2.1.
Wie in 1 und 3 dargestellt, besteht der Windschutzschirm 1 aus Glas oder verstärktem Kunststoff mit hoher Lichtdurchlässigkeit, niedriger Wärmeleitfähigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, geringer Dichte und hoher Festigkeit, umfasst eng angeordnete Windschutzflügel 1.1 und eine Windschutzabdeckplatte 1.2 und deckt den Flachplatten-Wärmeabsorber 2 und die Umwälzleitung 3 im Inneren ab. Die Windschutzflügel 1.1 können Wärmeverluste, die durch horizontale Luftströmung bewirkt werden, verhindern, und die Windschutzabdeckplatte 1.2 kann Wärmeverluste, die durch die vom Flachplatten-Wärmeabsorber hoher Temperatur verursachte axiale Konvektion bewirkt werden, verhindern.
Wie in 4 dargestellt, umfasst der Flachplatten-Wärmeabsorber 2 eine lichtabsorbierende Platte 2.1, einen Metallfaserfilz 2.2, ein Gitter 2.4, ein Wärmeübertragungsarbeitsmedium (Wärmeübertragungsflüssigkeit), eine Rippe 2.5 und eine Arbeitsflüssigkeit usw., und durch den Gas-Flüssig-Phasenübergangsprozess des Wärmeübertragungsarbeitsmediums wird eine schnelle Wärmeübertragung realisiert. Der Phasenwechselprozess des Wärmeübertragungsarbeitsmediums ermöglicht die schnelle Übertragung großer Wärmeströme mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
Wie in 4 und 5 dargestellt, bildet die lichtabsorbierende Platte 2.1 mit der Trennplatte 2.6, der Dichtung 2.7, dem Thermoelementrohr 2.9 und dem Füllrohr 2.10 eine Heizplattenseite, und wobei das Innere der Heizplattenseite in einem Vakuum mit dem Metallfaserfilz 2.2, dem Metalldrahtnetz 2.3, dem Gitter 2.4 und der Wärmeübertragungsflüssigkeit versehen ist. und wobei die Rippe 2.5 mit der Trennplatte 2.6, der Dichtung 2.7, dem Einlassrohr 2.11, der Abdeckplatte 2.12, dem Auslassrohr 2.13 und dem Wärmeabsorber-Flansch 2.14 eine Wärmeaustauschseite bildet, und wobei die Arbeitsflüssigkeit über das Einlassrohr 2.11, das Auslassrohr 2.13 und den Wärmeabsorber-Flansch 2.14 durch die Wärmeaustauschseite strömt. Die Vakuumumgebung der Heizplattenseite vermeidet einerseits den Einfluss nicht kondensierbarer Gase auf die Leistung der Heizplattenseite und andererseits Abbaureaktionen wie die Oxidation der Wärmeübertragungsflüssigkeit.
Wie in 6 und 7 dargestellt, ist die Außenfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 mit einer hochtemperaturbeständigen lichtabsorbierenden Beschichtung 2.1.1 versehen, wie z.B. dem Metallbeschichtungsmaterial P1501 (auf Ni-Mo-Basis) oder dem Metall-Keramik-Beschichtungsmaterial P2712 (auf Co-WC-Basis), das von Xudong Cheng von der Technischen Universität Wuhan entwickelt wurde, und die Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 ist durch Laserätzen und andere Verfahren so geformt, dass eine Grübchen-Oberfläche 2.1.2 entsteht, und die Form, der Durchmesser, die Tiefe und der Abstand der Grübchen können entsprechend den neuesten Forschungsergebnissen optimiert werden, wobei Chatpun einen Porendurchmesser von etwa 10 µm und einen Porenabstand von etwa 3 mm vorschlägt und Hutter meint, dass die Porentiefe wenig Einfluss hat. Der im Inneren der Heizplattenseite befindliche Metallfaserfilz 2.2 liegt eng an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 an und wird durch das Metalldrahtnetz 2.3 bedeckt, wobei das Metalldrahtnetz 2.3 und der Metallfaserfilz 2.2 durch Nickelbleche an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 punktgeschweißt sind; wobei die Position des Schweißpunkts der Position des Mittelpunkts des regelmäßigen sechseckigen Rahmens 2.4.1 des Gitters 2.4 entspricht; Das Gitter 2.4 ist durch ein Verarbeitungsverfahren wie 3D-Druck oder Hartlöten direkt an die Kondensationsseite der Trennplatte 2.6 angeschlossen und in einem bestimmten Winkel θ (10° bis 30°) von der Kondensationsfläche zur Verdampfungsfläche geneigt, wobei das Gitter sich bis zur Oberfläche des Metalldrahtnetzes 2.3 erstreckt; der Füllungsgrad der Wärmeübertragungsflüssigkeit beträgt 30% bis 50% des Volumens der Heizplattenseite unter Betriebsbedingungen.
Die Grübchen-Oberfläche 2.1.2 der lichtabsorbierenden Platte 2.1 kann mehr Siedekerne für die Verdampfung der Wärmeübertragungsflüssigkeit bereitstellen, wodurch der Verdampfungs- oder Siedevorgang der Wärmeübertragung verstärkt wird; die Verwendung von Nickelblech-Punktschweißung ermöglicht es dem Metallfaserfilz 2.2 und dem Metalldrahtnetz 2.3, fester an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 zu haften, die Punktschweißung an einer der Mitte des regelmäßigen sechseckigen Rahmens 2.4.1 des Gitters 2.4 entsprechenden Position ermöglicht es dem Metallfaserfilz 2.2 und dem Metalldrahtnetz 2.3, sich an einer Position an dem regelmäßig sechseckigen Rahmens 2.4.1 zu dehnen und auszubeulen, um das entlang der Kanten zurückfließende flüssige Wärmeübertragungsarbeitsmedium besser zu absorbieren; das Gitter 2.4 ist direkt an die Trennplatte 2.6 angeschlossen, was einer Vergrößerung der Kondensationsfläche entspricht und die Kondensation verstärkt und außerdem verhindern kann, dass das kondensierte flüssige Wärmeübertragungsarbeitsmedium entlang der Kondensationsfläche zur Unterseite der Heizplattenseite fließt; der geneigte Winkel θ des Gitters 2.4 ermöglicht es dem kondensierten flüssigen Wärmeübertragungsarbeitsmedium, schneller zum Metalldrahtnetz 2.3 zurückzufließen, wodurch eine Ansammlung im Gitter 2.4 vermieden wird; der Füllungsgrad der Wärmeübertragungsflüssigkeit muss entsprechend den Arbeitsbedingungen ausgewählt werden; ein zu niedriger Füllungsgrad führt zu Trockenheit und damit zu Überhitzung, ein zu hoher Füllungsgrad verringert die Fläche der Phasenwechsel-Wärmeübertragung und macht die Vorteile des Wärmerohrs zunichte.
Wie in 8 und 9 dargestellt, ist das Gitter als geneigter regelmäßig sechseckiger Rahmen 2.4.1 ausgebildet, wobei der niedrigste Punkt in der Längsrichtung die Kante des Rahmens ist (durch die Querschnittsbetrachtung der im dreidimensionalen Raum durch den regelmäßig sechseckigen Rahmen dargestellten Kanten kann ein regelmäßiger Sechseck erhalten werden, und die Kanten entsprechen den Eckpunkten des regelmäßigen Sechsecks, dabei wird es erfordert, dass zwei entsprechende Eckpunkte des regelmäßigen Sechsecks an dem höchsten Punkt und dem niedrigsten Punkt liegen, und der höchste Punkt und der niedrigste Punkt können nicht durch den Rand ersetzt werden, nämlich die seitlichen Flächen eines regelmäßig sechseckigen Rahmens im dreidimensionalen Raum); jede seitliche Fläche ist jeweils mit einem Durchgangsloch, das die seitliche Länge des Rahmens nicht überschreitet, an einer weit von der Kondensationsfläche und der Kante entfernten Position versehen, wobei jede regelmäßig sechseckige Rahmen 2.4.1 durch das Durchgangsloch mit sechs benachbarten regelmäßig sechseckigen Rahmen 2.4.1 verbunden ist. z.B. kann das Gitter 2.4 alternativ ein geneigtes dreieckiges Prisma 2.4.2 annehmen, wobei die dreieckigen Prismen 2.4.2 in derselben Schicht diskontinuierlich sind, und wobei die dreieckigen Prismen 2.4.2 verschiedener Schichten gegeneinander versetzt sind. Sowohl der regelmäßig sechseckige Rahmen 2.4.1 als auch das dreieckige Prisma 2.4.2 sind so konzipiert, dass die kondensierte flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit an eine entsprechende Position der Verdampfungsfläche zurückfließen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit der kondensierenden Wärmeübertragungsflüssigkeit entlang den Kanten des regelmäßig sechseckigen Rahmens 2.4.1 ist größer als die Strömungsgeschwindigkeit entlang dem seitlichen Flächen des regelmäßig sechseckigen Rahmens 2.4.1; das Durchgangsloch kann das Druckgleichgewicht innerhalb der Heizplattenseite gewährleiste, um es dem Dampf der Wärmeübertragungsflüssigkeit zu ermöglichen, ungehindert in den Niederdruckbereich zu strömen, in dem der Kondensationseffekt stärker ausgeprägt ist; die versetzten Positionen der dreieckigen Prismen 2.4.2 beruhen auf diesen Überlegungen der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckgleichgewichts.
Die Wärmeübertragungsflüssigkeit ist ein flüssiges Metall wie Natrium, Kalium, Cäsium, Lithium, Natrium-Kalium-Legierung usw., wie in 4 dargestellt. Die lichtabsorbierende Platte 2.1, der Metallfaserfilz 2.2, das Metalldrahtnetz 2.3, das Gitter 2.4, die Trennplatte 2.6, die Dichtung 2.7, das Thermoelementrohr 2.9 und das Füllrohr 2.10 bestehen aus rostfreiem Stahl, einer Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis oder einer Titanlegierung usw., die mit der Wärmeübertragungsflüssigkeit kompatibel sind. Flüssiges Metall ermöglicht mit hoher Siedetemperatur und hervorragenden Wärmeübertragungseigenschaften den Betrieb bei höheren Wärmestromstärken und erreicht höhere Arbeitsflüssigkeits-Austrittstemperaturen, hat jedoch eine Anforderung an die Kompatibilität des gekapselten Materials.
Wie in 6 dargestellt, führen das Thermoelementrohr 2.9 und das Füllrohr 2.10 durch die Wärmeaustauschseite in das Innere der Heizplattenseite; wobei das Füllrohr 2.10 am Ende des Füllrohrs 2.10, nachdem die Wärmeübertragungsflüssigkeit eingefüllt wurde, gekrimpt, verschweißt und abgedichtet ist. Das Thermoelementrohr 2.9 ist am vorderen Ende der Heizplattenseite abgedichtet, indem die Dichtungsplatte 2.9.1 an dem Durchgangsrohr 2.9.2 geschweißt ist, wobei im Thermoelementrohr ein Thermoelement angeordnet ist, und wobei der Temperaturmesspunkt in Kontakt mit der Dichtungsplatte 2.9.1 steht, und wobei das Thermoelementrohr 2.9 über dem Flüssigkeitsspiegel der Wärmeübertragungsflüssigkeit liegt und nicht in Kontakt mit dem Metalldrahtnetz 2.3 und dem Gitter 2.4 steht. Sowohl das Thermoelementrohr 2.9 als auch das Füllrohr 2.10 ragen aus der Wärmeaustauschseite heraus, wodurch die Integrität der lichtabsorbierenden Platte 2.1 gewährleistet werden kann, darüber hinaus kann die Dichtung 2.7 flach gemacht werden, um zu realisieren, dass die Flachplatten-Wärmeabsorber oben und unten sowie links und rechts zu einem Wärmeabsorptionsbildschirm zusammengebaut werden; das Thermoelement im Inneren des Thermoelementrohrs 2.9 misst die Sättigungstemperatur des Dampfes der Wärmeübertragungsflüssigkeit als Grundlage für die Bestimmung des Betriebszustands und der Beschädigung des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2.
Wie in 4 dargestellt, sind die Rippen 2.5 gezackte Rippen, die mit den Prallplatten 2.8 im Inneren der Wärmeaustauschseite gemeinsam einen Mehrfachrücklauf-Wärmeaustauschkanal bilden, bei dem es sich in 4 um einer Anordnung des Wärmeaustauschkanals mit einem einzelnen Kanal und fünf Rückläufen handelt, gleichzeitig wird es erfordert, dass die Rückläufe des Wärmeaustauschkanals in der horizontalen Richtung angeordnet sind, und sie dürfen nicht in der vertikalen Richtung angeordnet sein, um sicherzustellen, dass sich die Temperatur der Trennplatte in einem vertikalen Gradienten ändert, wobei der oberste horizontale Kanal der Trennplatte die niedrigste Temperatur aufweist. Das Einlassrohr 2.11 und das Auslassrohr 2.13 befinden sich auf der diagonalen Linie der Wärmeaustauschseite, wobei das Einlassrohr 2.11 über dem Auslassrohr 2.13 liegen muss und über Gewinde oder den Wärmeabsorber-Flansch 2.14 mit der Umwälzleitung 3 verbunden ist; und wobei es sich bei der Arbeitsflüssigkeit um ein Arbeitsmedium wie Luft oder überkritisches Kohlendioxid handelt.
Der Mehrfachrücklauf-Wärmeaustauschkanal kann die Wärmeaustauschzeit der Arbeitsflüssigkeit verlängern und die Austrittstemperatur der Arbeitsflüssigkeit erhöhen; das Einlassrohr 2.11 befindet sich über dem Auslassrohrs 2.13, was eine niedrigere Temperatur an der Kondensationsfläche ermöglicht, wodurch mehr Wärmeübertragungsflüssigkeiten kondensieren und mehr flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeiten zurück zum oberen Teil des Metallfaserfilzes 2.2 und des Metalldrahtnetzes 2.3 fließen, so dass unter dem synergetischen Einfluss der Schwerkraft und des Kapillareffekts der obere Teil der lichtabsorbierenden Platte 2.1 mehr Wärmeübertragungsflüssigkeiten hat; das Auslassrohr 2.13 befindet sich unten, was die Temperatur der unteren flüssigen Wärmeübertragungsflüssigkeit erhöhen und sie mehr verdampfen und sieden lassen kann, um den Dampf der Wärmeübertragungsflüssigkeit zu erzeugen; die oben genannten zwei Punkte zusammen können die flüssige Wärmeübertragungsflüssigkeit auf der Oberfläche der lichtabsorbierenden Platte 2.1 gleichmäßiger verteilen sowie den Temperaturunterschied der lichtabsorbierenden Platte 2.1 kleiner und die Temperaturhomogenisierungsleistung besser machen; nach dem Anschluss an die Umwälzleitung 3 durch Gewinde oder Flansch kann die Demontage, die Montage und die Erweiterung bequemer machen; die Arbeitsflüssigkeit kann je nach den Anforderungen des Stromerzeugungssystems durch verschiedene Arbeitsmedien ersetzt werden.
Wie in 10 und 11 dargestellt, ist die Umwälzleitung 3 durch einen Einlass-Hauptstutzen 3.1, ein Einlass-Ringrohr 3.2, ein Einlass-Hauptrohr 3.3, einen Auslass-Hauptstutzen 3.4, ein Auslass-Ringrohr 3.5 und ein Auslass-Hauptrohr 3.6 zusammengebaut, wobei an dem Einlass-Ringrohr 3.2 zwei zueinander gegenüberliegende Einlass-Hauptrohre 3.3 angeordnet sind, und wobei an dem Einlass-Ringrohr 3.2 mehrere parallel zueinander ausgerichtete Einlass-Hauptstutzen 3.1 vertikal angeordnet sind; und wobei der Auslass-Hauptstutzen 3.4, das Auslass-Ringrohr 3.5 und das Auslass-Hauptrohr 3.6 in einer gleichen Beziehung wie der Einlass-Hauptstutzen 3.1, das Einlass-Ringrohr 3.2 und das Einlass-Hauptrohr 3.3 angeordnet sind. und wobei das Einlass-Ringrohr 3.2 und das Auslass-Ringrohr 3.5 parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei der Einlass-Hauptstutzen und der Auslass-Hauptstutzen 3.4 in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung angeordnet sind.
Die Durchmesser aller Auslassrohre sind jeweils größer als die Durchmesser der Einlassrohre, (die Durchmesser des Einlass-Hauptstutzens 3.1, des Einlass-Ringrohrs 3.2 und des Einlass-Hauptrohrs 3.3 sind kleiner als die Durchmesser des Auslass-Hauptstutzens 3.4, des Auslass-Ringrohrs 3.5 und des Auslass-Hauptrohrs 3.6), wobei der Einlass-Hauptstutzen 3.1 einen Stutzenhauptkörper 3.1.1, einen Stutzenflansch 3.1.2, einen Stutzenzweig 3.1.3 und einen Stutzen-Verschlusskopf 3.1.4 umfasst, und wobei der Auslass-Hauptstutzen 3.4 eine gleiche Struktur wie der Einlass-Hauptstutzen 3.1 hat, und wobei der Stutzenzweig 3.1.3 über Gewinde oder Flansch mit dem Einlassrohr 2.11 des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 verbunden ist und gleichzeitig als Halter zum Befestigen des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 verwendet werden kann.
Es wird erfordert, dass der Abstand zwischen dem entsprechenden Einlass-Hauptstutzen 3.1 und Auslass-Hauptstutzen 3.4 desselben Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 größer als die Dicke des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 ist. Der Durchmesser des Auslassrohrs ist größer als der des Einlassrohrs, da die Austrittstemperatur höher ist und sich die Arbeitsflüssigkeit ausdehnt, wodurch Probleme wie Vibrationen, die durch eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit im Auslassrohr verursacht werden, vermieden werden; die Sicherheit der Außeninstallation des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 kann durch die Verwendung der Umwälzleitung 3 als Hilfshalter für die Befestigung des Flachplatten-Wärmeabsorbers verbessert werden; Der Abstand zwischen dem Einlass-Hauptstutzen 3.1 und dem Auslass-Hauptstutzen 3.4 ist größer als die Dicke des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2, was die Demontage und Montage des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2 im Inneren der Turm-Solaranlage erleichtert.
Wie in 1 und 2 dargestellt, werden mehrere Flachplatten-Wärmeabsorber 2 durch die Umwälzleitung 3 parallel verbunden, wobei jeder Flachplatten-Wärmeabsorber 2 jeweils als unabhängiges lichtabsorbierendes Wärmeübertragungselement dient, und wobei die Flachplatten-Wärmeabsorber oben und unten sowie links und rechts eng zu einem Wärmeabsorptionsbildschirm gestapelt werden und arbeiten, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, und sie können auch bei einer Beschädigung separat ersetzt werden. Die parallele Verbindung der Wärmeabsorptionsbildschirme sorgt für eine bessere Stabilität und Sicherheit während des Betriebs und ermöglicht die Miniaturisierung und den modularen Aufbau des Flachplatten-Wärmeabsorbers 2, und die Verarbeitungs- und Wartungskosten werden niedriger.

Claims

Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass der neuartige Flachplatten-Wärmeabsorber eine lichtabsorbierende Platte, einen Metallfaserfilz, ein Metalldrahtnetz, ein Gitter, eine Trennplatte, eine Rippe und eine Abdeckplatte umfasst, die von außen nach innen angeordnet sind, wobei auf der Abdeckplatte ein Einlassrohr und ein Auslassrohr angeordnet sind, und wobei an einer Seitenfläche des Wärmeabsorbers eine Dichtung angeordnet ist, um eine abgedichtete Umgebung zu bilden; und wobei an der Trennplatte ein Füllrohr hindurchgeführt ist; und wobei die lichtabsorbierende Platte, die Trennplatte, die Dichtung und das Füllrohr eine Heizplattenseite bilden, und wobei das Innere der Heizplattenseite in einem Vakuum mit dem Metallfaserfilz, dem Metalldrahtnetz, dem Gitter und der Wärmeübertragungsflüssigkeit versehen ist, und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit durch das Füllrohr eintritt; und wobei die Trennplatte, die Rippe, die Dichtung, die Abdeckplatte, das Einlassrohr und das Auslassrohr eine Wärmeaustauschseite bilden, und wobei die Arbeitsflüssigkeit über das Einlassrohr und das Auslassrohr durch die Wärmeaustauschseite strömt, und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit die Wärmeenergie durch die indirekte Wärmeübertragung unter Verwendung des Wärmerohrprinzips an die zirkulierende Arbeitsflüssigkeit überträgt; und wobei sich die Verdampfungsfläche und die Kondensationsfläche der Wärmeübertragungsflüssigkeit in dem Wärmeabsorber auf derselben horizontalen Linie.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsflüssigkeit die Wärme von der lichtabsorbierenden Platte absorbiert und verdampft, wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit an der Trennplatte kondensiert und die Wärme ableitet, und wobei die kondensierte Wärmeübertragungsflüssigkeit durch das Gitter zur Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte zurückgeführt wird und in den nächsten Zyklus eintritt; und wobei die aus der Kondensation abgeleitete Wärme durch die Trennplatte und die Rippe an die Arbeitsflüssigkeit übertragen wird.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter durch 3D-Druck oder Hartlöten an die Kondensationsseite der Trennplatte angeschlossen und in einem Winkel von 10° bis 30° von der Kondensationsfläche der Trennplatte zur Verdampfungsfläche der lichtabsorbierenden Platte geneigt ist, wobei sich die Höhenrichtung des Gitters bis zur Oberfläche des Metalldrahtnetzes erstreckt.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter als geneigter regelmäßig sechseckiger Rahmen ausgebildet ist, wobei der niedrigste Punkt in der Längsrichtung die Kante des Rahmens ist; und wobei jede seitliche Fläche jeweils mit einem Durchgangsloch, das die seitliche Länge des Rahmens nicht überschreitet, an einer weit von der Kondensationsfläche und der Kante entfernten Position versehen ist, und wobei jede regelmäßig sechseckige Rahmen durch das Durchgangsloch mit sechs benachbarten regelmäßig sechseckigen Rahmen verbunden ist; oder das Gitter als geneigtes dreieckiges Prisma ausgebildet ist, wobei die dreieckigen Prismen in derselben Schicht diskontinuierlich sind, und wobei die dreieckigen Prismen verschiedener Schichten gegeneinander versetzt sind.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennplatte weiterhin mehrere horizontale Prallplatten angeordnet sind, wobei die ablaufenden Enden von benachbarten Prallplatten versetzt angeordnet sind; und wobei die Rippen gezackte Rippen sind, die mit den Prallplatten im Inneren der Wärmeaustauschseite gemeinsam einen Mehrfachrücklauf-Wärmeaustauschkanal bilden; und wobei sich das Einlassrohr und das Auslassrohr auf der diagonalen Linie der Wärmeaustauschseite befinden, und wobei das Einlassrohr über dem Auslassrohr liegt; und wobei es sich bei der Arbeitsflüssigkeit um Luft oder überkritisches Kohlendioxid handelt.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der lichtabsorbierenden Platte mit einer hitzebeständigen lichtabsorbierenden Beschichtung und die Innenfläche mit einer Grübchen-Oberfläche versehen ist; wobei der Metallfaserfilz eng an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte anliegt und durch das Metalldrahtnetz bedeckt ist, und wobei das Metalldrahtnetz und der Metallfaserfilz an der Innenfläche der lichtabsorbierenden Platte punktgeschweißt sind; und wobei die Wärmeübertragungsflüssigkeit ein flüssiges Metall ist, und wobei der Füllungsgrad der Wärmeübertragungsflüssigkeit 30% bis 50% des Volumens der Heizplattenseite unter Betriebsbedingungen beträgt. und wobei die lichtabsorbierende Platte, der Metallfaserfilz, das Metalldrahtnetz, das Gitter, die Trennplatte, die Dichtung, das Thermoelementrohr und das Füllrohr aus rostfreiem Stahl, einer Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis oder einer Titanlegierung bestehen.
Neuartiger Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabsorber weiterhin mit einem Thermoelementrohr versehen ist, wobei das Thermoelementrohr und das Füllrohr durch die Wärmeaustauschseite in das Innere der Heizplattenseite führen; und wobei das Füllrohr am Ende des Füllrohrs, nachdem die Wärmeübertragungsflüssigkeit eingefüllt wurde, gekrimpt, verschweißt und abgedichtet ist; und wobei das Thermoelementrohr am vorderen Ende der Heizplattenseite abgedichtet ist, indem die Dichtungsplatte an dem Durchgangsrohr geschweißt ist, und wobei im Thermoelementrohr ein Thermoelement angeordnet ist, und wobei der Temperaturmesspunkt in Kontakt mit der Dichtungsplatte steht, und wobei das Thermoelementrohr über dem Flüssigkeitsspiegel der Wärmeübertragungsflüssigkeit liegt und nicht in Kontakt mit dem Metalldrahtnetz und dem Gitter steht.
Solarturm-Stromerzeugungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Windschutzschirm, eine Umwälzleitung und einen neuartigen Flachplatten-Wärmeabsorber für die Solarturm-Stromerzeugung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst, wobei der Windschutzschirm den Flachplatten-Wärmeabsorber und die Umwälzleitung darin abdeckt, und wobei die Umwälzleitung an der Innenseite des Flachplatten-Wärmeabsorbers angeordnet ist, und wobei die Flachplatten-Wärmeabsorber durch die Umwälzleitung parallel verbunden werden, und wobei jeder Flachplatten-Wärmeabsorber jeweils ein unabhängiges lichtabsorbierendes Wärmeübertragungselement ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Windschutzschirm eine Windschutzabdeckplatte und eng parallel zueinander angeordnete Windschutzflügel umfasst; wobei die Umwälzleitung einen Einlass-Hauptstutzen, ein Einlass-Ringrohr, ein Einlass-Hauptrohr, einen Auslass-Hauptstutzen, ein Auslass-Ringrohr und ein Auslass-Hauptrohr umfasst, und wobei an dem Einlass-Ringrohr zwei zueinander gegenüberliegende Einlass-Hauptrohre angeordnet sind, und wobei an dem Einlass-Ringrohr mehrere parallel zueinander ausgerichtete Einlass-Hauptstutzen vertikal angeordnet sind; und wobei der Auslass-Hauptstutzen, das Auslass-Ringrohr und das Auslass-Hauptrohr in einer gleichen Beziehung wie der Einlass-Hauptstutzen, das Einlass-Ringrohr und das Einlass-Hauptrohr angeordnet sind; und wobei das Einlass-Ringrohr und das Auslass-Ringrohr parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei der Einlass-Hauptstutzen und der Auslass-Hauptstutzen in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung angeordnet sind; und wobei der Einlass-Hauptstutzen einen Stutzenhauptkörper, einen Stutzenflansch, einen Stutzenzweig und einen Stutzen-Verschlusskopf umfasst, und wobei der Auslass-Hauptstutzen eine gleiche Struktur wie der Einlass-Hauptstutzen hat, und wobei der Stutzenzweig über Gewinde oder Flansch mit dem Einlassrohr und dem Auslassrohr des Flachplatten-Wärmeabsorbers verbunden ist und gleichzeitig als Halter zum Befestigen des Flachplatten-Wärmeabsorbers verwendet werden kann.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser des Einlass-Hauptstutzens, des Einlass-Ringrohrs und des Einlass-Hauptrohrs sind kleiner als die Durchmesser des Auslass-Hauptstutzens, des Auslass-Ringrohrs und des Auslass-Hauptrohrs sind; wobei der Abstand zwischen dem entsprechenden Einlass-Hauptstutzen und Auslass-Hauptstutzen desselben Flachplatten-Wärmeabsorbers größer als die Dicke des Flachplatten-Wärmeabsorbers ist.