DE2817166C2

DE2817166C2 - Absorber für solare Strahlung

Info

Publication number: DE2817166C2
Application number: DE2817166A
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. Dr. 8011 Taufkirchen Schmidt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1984-12-06
Also published as: US4285667A; FR2423735A1; IT7921754A0; IT1111917B; DE2817166A1

Description

Grundkörper aus gut wärmeleitfähigem Material, beispielsweise Metall, herzustellen, wodurch die Wärmeleitung insgesamt noch erheblich verbessert wird. Die galvanische Deckschicht verbindet sich innig mit der Oberfl fläche der Spiralrohre und stellt auch zwischen diesen s ?* und den Wänden der sie führenden Spiralrillen guten ." Wärmekontakt her. örtliche Oberhitzungen sind damit

im allgemeinen so gut wie ausgeschlossen.
I₂ Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren

* und deren Beschreibung näher erläutert Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 eine Solar-Farm unter Verwendung mehrerer Receiver mit Absorbern gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen kugelförmigen Absorber gemäß der Er-' findung mit galvanisch abgedecktem Spiralrohr bzw. υ

galvanisch abgedecktem, gefrästem Spiralkanal.
I Die Solar-Farm gemäß F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt

mit einer Anordnung von Hohlspiegeln 10, in deren ι Brennpunkten kugelförmige Absorber Ii angeordnet ' sind. Ein Leitungsnetz 12 sammelt das erhitzte Wärmetransportmedium und führt es zu einer Kraftwerksanlage 13. Die Hohlspiegel sind in bekannter Weise dem Sonnenstand nachführbar. Es ist vorgesehen, die Absorber selbst feststehend anzuordnen.

Gemäß F i g. 2 weist der Absorber 14 einen Eintritt 15 : und einen Austritt 16 auf. Im oberen Quadranten ist die Ausführung mit Spiralrohr 19 gezeigt Im unteren linken Quadranten ist die Bauweise mit gefrästem Strömungs- ; kanal 20 dargestellt Das Spiralrohr 19 kann aus Kupfer Γ oder einer geeigneten Kupferlegierung hergestellt sein ' und wird in einer nicht näher dargestellten Spiralrille ; auf der Kugeloberfläche aufgewickelt. Anschließend tv wird übergalvanisiert so daß eine galvanische Abdek-. kung 17 bzw. 18 im Falie des gefrästen Strömungskanals j entsteht Die Ausführung des Spiralrohrs in Kupfer oder P einem gut wärmeleitenden anderen Werkstoff erlaubt '■ einen größeren Windungsabstand und dadurch kürzere ; Rohrlängen mit niedrigeren Druck Verlusten als Ausführungen in Stahl, Nickel oder dergleichen.
'. Für beide beschriebenen Ausführungsformen sind be-

vorzugt flüssige Wärmetransportmedien zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 de senkrechte Achse im Kreis herumgefahren werden Patentansprüche: kann. Über das in Kugelform gewickelte Spiralrohr des Absorbers, dessen Windungen direkt aufeinander liegen

1. Absorber für solare Strahlung, der im Brenn- und somit Linienkontakt zueinander haben, ist lediglich punktbereich eines Hohlspiegels angeordnet ist und s ausgesagt, daß dessen Oberfläche rauh und geschwärzt mindestens ein auf einer Kugelmantelfläche vcrlau- sein soll.

fendes, ein Wärmetransportmedium führendes Spi- Als Folge dieser Struktur des bekannten Absorbers

ralrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, ergibt sich einmal, daß wegen der direkt aufeinanderlie-

daß das oder die Spiralrohre (19) auf der Oberfläche gcnden Windungen des Spiralrohres ein relativ langer

eines kugelförmigen Grundkörpers in Spiralrillen to Strömungsweg vorhanden ist der wiederum zu relativ

eingelegt und mit einer nach außen hin anschließen- hohen Druckverlusten führt, und zum anderen, daß zwi-

den galvanischen Abdeckung (17) verschen sind, wo- sehen den Windungen zwar Linienkontakt besteht, die

bei die Windungen jedes Spiralrohres im Abstand dadurch gegebene Wärmeleitung jedoch äußerst gering

zueinander geführt sind. ist. so daß lokale Überhitzungserscheinungen auftreten

2. Absorber für solare Strahlung, der im Brenn- is können. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, daß punktbereich eines Hohlspiegels angeordnet ist und der Hohlspiegel dem Sonnenstand nachgeführt und somindesltns einen, auf einer Kugelmantelfläche vcr- mit auch um den Absorber gedreht werden muß, so daß laufenden, ein Wärmetransportmedium führenden die Einstrahlungszonen maximaler Intensität auf der spiraligen Strömungskanal aufweist, dadurch gc- Absorberoberfläche wandern. Es muß also dafür Sorge kennzeichnet, daß jeder Strömungskanal als ein in 20 getragen werden, daß auf der Absorberoberfläche eine die Oberfläche eines kugelförmigen Grundkörpers möglichst durchgehend gute Wärmeleitung gegeben ist eingefräster und galvanisch abgedeckter (18) Spiral- Diese Forderungen nach möglichst niedrigen Druckkanal (20) ausgebildet ist. verlosten einerseits und der Vermeidung von Überhitzungserscheinungen durch möglichst gute Wärmeleitfä-

25 higkeit der Absorberoberfläche andererseits sind bei

dem bekannten Absorber ersichtlich schlecht erfüllt. Niedrigere Druckverlustc könnten zwar durch eine

Die Erfindung betrifft einen Absorber für solare Verkürzung des Spiralrohres erreicht werden, wobei die Strahlung, der im Brennpunktbereich eines Hohlspie- Windungen dann nicht mehr direkt aufeinander lägen, gels angeordnet ist und entweder mindestens einen, auf 30 jedoch würde dadurch auch der Linienkontakt zwischen einer Kugelmantelfläche verlaufenden, ein Wärme- den Windungen aufgehoben und die Wärmeleitung transportmedium führenden spiraligen Strömungskanal noch weiter verschlechtert werden, außerdem würden oder mindestens ein auf einer Kugelmantelfläche ver- sich Lücken zwischen den Windungen ergeben, verbunlaufendes, ein Wärmetransportmedium führendes Spi- den mit einem Verlust an absorbierter Strahlungsenerralrohr aufweist. 33 gie.

Aus einem derartigen Absorber und dem zugeordne- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ei-

ten Hohlspiegel bestehende Receiver dienen dazu, ein- nen Absorber für solare Strahlung der eingangs genannfallende solare Strahlung auf den Absorber zu konzen- ten Art bereitzustellen, der sich gegenüber dem bekanntrieren und auf ein durch diesen hindurchgeleitetes gas- ten Absorber sowohl durch verminderte Druckverluste förmiges oder flüssiges Wärmetransportmedium War- 40 als auch durch eine verbesserte Wärmeleitung der Abme zu übertragen. Eine Vielzahl solcher Receiver kann sorberoberfläche auszeichnet. Damit verbunden sind ein gemeinsames Rohrnetz zur Weiterleitung des War- die Forderungen nach der Vermeidung lokaler Überhitmetransportmediums an einen Arbeitsmaschinenkreis· Zungserscheinungen sowie der möglichst guten Nutlauf speisen. Die Receiver werden dem Sonnenstand zung der eingestrahlten Energie, nachgeführt. Der Einsatz derartiger konzentrierender 45 Diese Aufgabe wird gemäß der einen Variante der Receiver kommt dann in Betracht, wenn im Tempera- Erfindung dadurch gelöst daß das oder die Spiralrohre turbereich von über 150⁰C gearbeitet werden soll. auf der Oberfläche eines kugelförmigen Grundkörpers

Die einfallende Strahlungsenergie muß mit möglichst in Spiralrillen eingelegt und mit einer nach außen hin geringen thermischen Verlusten an das Wärmetrans- anschließenden galvanischen Abdeckung versehen sind, portmedium weitergeleitet werden. Außerdem müssen 50 wobei die Windungen jedes Spiralrohres im Abstand die Druckverluste im Wärmetransportmedium beim zueinander geführt sind.

Durchströmen des Absorbers so gering wie möglich ge- Gemäß der zweiten Variante der Erfindung ist die

halten werden, damit der für die Umwälzung erforderli- obige Aufgabe dadurch gelöst daß jeder Strömungskache Energieaufwand niedrig bleibt. Erschwerend nal als ein in die Oberfläche eines kugelförmigen Grundkommt hinzu, daß einige der infrage kommenden War- 55 körpers eingefräster und galvanisch abgedeckter Spiralmetransportmedien überhitzungsempfindlich sind und kanal ausgebildet ist.

von daher die Höhe der inneren Wandtemperatur der Gemäß der Erfindung sind die Spiralrohre bzw. Spi-

Strömungskanäle begrenzt werden muß. ralkanäle nunmehr im Abstand zueinander geführt wo-

Aus der FR-PS 8 24 726 ist ein Absorber bekannt, der durch sich eine verringerte Länge des entsprechenden im Brennpunktbereich eines paraboloidförmigen Hohl- eo Strömungskanals ergibt, verbunden mit einem verrinspiegels angeordnet ist und als auf einer Kugelmantel- gerten Druckverlust. Andererseits ist für eine gute Wärfläche verlaufendes Spiralrohr ausgebildet ist, durch das meleitung der Absorberoberfläche dadurch gesorgt ein Wärmetransportmedium hindurchströmi. Die Win- daß einmal die in Rillen eingelegten Spiralrohre und düngen dieses Spiralrohres liegen direkt aufeinander. zum anderen die gefrästen Spiralkanäle mit einer galva-Zwei starre Rohre, ein Zu- und ein Ableitungsrohr sind 65 nischen Deckschicht versehen sind. Diese Deckschicht aus dem Inneren des Hohlspiegels herausgeführt. Diese überzieht zweckmäßig die gesamte Absorberoberflä-Rohre liegen in der waagerechten Schwenkachse des ehe, so daß für eine gute Wärmeleitung gesorgt ist. Au-Hohlspiegels, der gleichzeitig um eine außerhalb liegen- ßerdem besteht die Möglichkeit, den kugelförmigen