ES2394353B2 - Longitudinal solar thermal energy receiver - Google Patents
Longitudinal solar thermal energy receiverInfo
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Abstract
Receptor de tubos paralelos, contenidos en una carcasa, una de cuyas paredes extremas contiene todas las penetraciones de los tubos, que por la pared opuesta o confín no tienen salida, por lo que los tubos están emparejados inequívocamente según su función térmica y conectados entre sí mediante una lira de dilatación en el extremo del confín, y cada par forma un circuito de fluido que recorre de ida y retorno la carcasa a lo largo. La carcasa posee una ventana compuesta por módulos, ensamblados sobre unas traviesas que además dan rigidez transversal a la carcasa, que queda estanca; y cuya presión interior se mantiene constante merced a sendas válvulas de alivio, una actuando por sobrepresión interior, y la otra por depresión.Parallel tube receiver, contained in a housing, one of whose end walls contains all the penetrations of the tubes, which by the opposite or confined wall have no outlet, so the tubes are unequivocally matched according to their thermal function and connected to each other by means of a lyre of expansion at the end of the border, and each pair forms a fluid circuit that travels back and forth the housing along. The housing has a window composed of modules, assembled on sleepers that also give transverse rigidity to the housing, which is sealed; and whose internal pressure is kept constant thanks to individual relief valves, one acting by internal overpressure, and the other by depression.
Description
RECEPTOR LONGITUDINAL DE ENERGíA SOLAR TÉRMICA LONGITUDINAL RECEIVER OF THERMAL SOLAR ENERGY
SECTOR DE LA TÉCNICA SECTOR OF THE TECHNIQUE
La invención se encuadra en el campo de las centrales de energía solar que requieren concentración de la radiación originaria, que en este caso es reflejada por una serie de espejos longitudinales, horizontales o levemente inclinados, y orientables por girar alrededor de su eje de simetría longitudinal; enfocándose la radiación reflejada sobre un receptor asimismo longitudinal, con su eje largo horizontal o levemente inclinado, y específicamente trata del receptor que capta la radiación concentrada. The invention falls within the field of solar power plants that require concentration of the original radiation, which in this case is reflected by a series of longitudinal, horizontal or slightly inclined mirrors, and orientable by rotating around its axis of longitudinal symmetry ; focusing the radiation reflected on a similarly longitudinal receiver, with its long horizontal axis or slightly inclined, and specifically deals with the receiver that captures the concentrated radiation.
Esta invención está relacionada con otras dos invenciones, cuyo inventor es el mismo de esta solicitud. La primera de ellas es la patente ES 2 321 57682, consistente en un receptor de dilatación y presión compensadas, y la segunda invención es la ES 2 345 759 82, en la que se presenta un colector longitudinal cuyos tubos van agrupados en haces independientes, central y adyacentes, aislados térmicamente entre sí longitudinalmente, circulando el fluido calorífero primero por ambos haces adyacentes en paralelo, para ser inyectado a continuación en el haz central. This invention is related to two other inventions, whose inventor is the same as this application. The first one is the ES 2 321 57682 patent, consisting of a compensated expansion and pressure receiver, and the second invention is ES 2 345 759 82, in which a longitudinal collector is presented whose tubes are grouped into independent beams, central and adjacent, thermally insulated from each other longitudinally, circulating the heating fluid first through both adjacent beams in parallel, to be then injected into the central beam.
Por otro lado, la solicitud internacional WO 2009/029277 A2 plantea una configuración Fresnel convencional con receptor multitubo, y numerosas variantes de configuración, aunque sin prescripciones numéricas de montaje, y con reivindicaciones muy genéricas; y la WO 2009/023063 A2 trata de un receptor inclinado transversalmente respecto del suelo, con estructura asimétrica para favorecer la captación de la radiación. Un precedente más reciente es el documento US2012234311A1, que presenta multitud de patrones de flujo en tubos, pero no aborda el tema de inhibir la convección alrededor de los tubos, para evitar pérdidas térmicas al aire circundante. De características similares es el contenido del documento W02010132849 A2. On the other hand, the international application WO 2009/029277 A2 raises a conventional Fresnel configuration with multi-tube receiver, and numerous configuration variants, although without numerical assembly requirements, and with very generic claims; and WO 2009/023063 A2 deals with a transverse inclined receiver with respect to the ground, with an asymmetric structure to favor the uptake of radiation. A more recent precedent is US2012234311A1, which presents a multitude of flow patterns in tubes, but does not address the issue of inhibiting convection around the tubes, to avoid thermal losses to the surrounding air. Of similar characteristics is the content of document W02010132849 A2.
En ninguna de las patentes o solicitudes citadas se aborda el problema de compensar la dilatación en distancias longitudinales típicas de colectores lineales, de 100 metros o distancias :superiores, dentro de un recinto cerrado. Estos colectores se acoplan idóneamemte a concentradores de la radiación tipo None of the patents or applications cited addresses the problem of compensating the expansion in longitudinal distances typical of linear collectors, 100 meters or distances: higher, within a closed enclosure. These collectors fit ideally to type radiation concentrators
Fresnel, como el descrito en la invención ES 2 345 427 82, pero pueden Fresnel, as described in the invention ES 2 345 427 82, but may
acoplarse igualmente a otras geometrías de concentración. also be coupled to other concentration geometries.
PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER TECHNICAL PROBLEM TO BE SOLVED
En la invención ES 2 321 576 82 se presenta un dispositivo para compensar la dilatación en un módulo o cajón de colector corto, entendiendo por tal el cajón en el cual los tubos absorbedores de radiación experimentan una dilatación al calentarse que es no mayor que la arista menor del cajón en sentido transversal. Contiene también un dispositivo activo para compensar la presión interior y mantenerla siempre en un nivel dado. En la invención ES 2 345 759 82 se agrupan longitudinalmente un conjunto de esos cajones o módulos de colector, estando la dilatación y la presión compensadas en cada módulo. In the invention ES 2 321 576 82 there is presented a device to compensate for the expansion in a module or short collector drawer, the drawer in which the radiation absorbing tubes undergo a dilation when heated which is not greater than the edge is understood lower drawer crosswise. It also contains an active device to compensate for internal pressure and always keep it at a given level. In the invention ES 2 345 759 82 a set of these drawers or manifold modules are longitudinally grouped, the expansion and pressure being compensated in each module.
Los dispositivos citados son útiles para aplicaciones en los que se quiera mantener vacío relativo en el interior del cajón, o quiera llenarse éste de un gas inerte, para evitar la oxidación del aire. Cuando ésta no es tan perjudicial y se decide usar aire, particularmente a presión atmosférica, el montaje multi-módulos es complicado, caro y con gran pérdida de carga manométrica en el fluido, por los numerosos codos y estrangulamientos y ensanchamientos que suponen tantas liras de compensación de la dilatación, que a su vez son los elementos de unión entre los tubos de módulos sucesivos. The aforementioned devices are useful for applications where you want to keep relative vacuum inside the drawer, or want to fill it with an inert gas, to avoid air oxidation. When it is not so harmful and it is decided to use air, particularly at atmospheric pressure, the multi-module assembly is complicated, expensive and with great loss of manometric load in the fluid, due to the numerous elbows and strangulation and widening that involve so many lyres of Expansion compensation, which in turn are the connecting elements between the successive module tubes.
Así pues, el problema técnico que esta invención viene a resolver es presentar un montaje de colector de carcasa única, de longitud indefinidamente larga, que incorpore un dispositivo pasivo de compensación de la presión en relación con la atmosférica local sin necesidad de componentes activos como son los compresores, y un dispositivo de asimilación de los cambios de longitud por variaciones de temperatura en los haces de los tubos. Thus, the technical problem that this invention comes to solve is to present a single-casing manifold assembly, of indefinitely long length, which incorporates a passive pressure compensation device in relation to the local atmosphere without the need for active components such as the compressors, and an assimilation device for changes in length due to temperature variations in the tube bundles.
EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN EXPLANATION OF THE INVENTION
La invención consiste en configurar el receptor de energía solar térmica mediante un conjunto de haces de tubos, pudiendo eventualmente haber haces de un sólo tubo, estando emplazados dichos haces íntegramente en el interior de una carcasa con forma de paralelepípedo, extendiéndose dichos tubos a lo largo de la carcasa, y llenando los haces de tubos la anchura de la carcasa, de la cual cinco de las paredes son sólidas, resistentes mecánicamente y aisladas The invention consists in configuring the solar thermal energy receiver by means of a set of tube bundles, and eventually there can be bundles of a single tube, said bundles being located entirely inside a parallelepiped shaped housing, said tubes extending along of the housing, and filling the tube bundles the width of the housing, of which five of the walls are solid, mechanically resistant and insulated
térmicamente, y una de ellas está abierta , pero a ella se le une una ventana transparente con cerco perimetral de materia similar o igual que la de la carcasa, estando constituida dicha ventana por módulos sucesivos montados longitudinalmente, estando constituido cada módulo por un cerco sólido al cual va adherida la ventana transparente por una junta de silicona u otro material de cierre, y existiendo largueros transversales o traviesas en la cara abierta del paralelepípedo de la carcasa que corresponde a la ventana, confiriendo dichos largueros resistencia mecánica a las paredes laterales de la carcasa, siendo a su vez piezas de apoyo de los sucesivos módulos de ventana por sus extremos longitudinales, existiendo además una pieza en forma de escuadra a lo largo de todo el perímetro abierto de las paredes laterales y de los extremos de la carcasa, con la cual pieza de escuadra se ajustan los cercos de los módulos de la ventana; estando los haces de tubos apoyados en barras transversales suspendidas por cables o tirantes desde la pared superior o dorsal de la carcasa, que es la opuesta a la cara del paralelepípedo que contiene a la ventana, y estando los haces de tubos fijados por un extremo a la pared del extremo de la carcasa que hace de pared cabecera de la carcasa, y es por donde entran y salen todos los tubos de fluido calorífero; estando los haces de tubos inequívocamente designados como pares, de dos en dos, de acuerdo a la función térmica que ejecutan, y quedando en el extremo opuesto de la cabecera unidos los pares de haces de tubos mediante piezas en forma de U o en formas semicirculares alabeadas, con giro en más de una dirección espacial, quedando la pared opuesta a la de cabecera, o pared confín, cerrada y estanca, habilitando en dicho confín una longitud de la carcasa, o longitud del confín, en la que existe espacio para acomodar la mayor variación de longitud que se produce en cualquier tubo, por las variaciones de temperatura que se producen en el funcionamiento de la instalación solar. thermally, and one of them is open, but it is joined by a transparent window with perimeter fence of similar or equal material to the housing, said window being constituted by successive modules mounted longitudinally, each module being constituted by a solid fence to which the transparent window is adhered by a seal of silicone or other closure material, and there are crossbars or sleepers on the open face of the parallelepiped of the housing corresponding to the window, said stringers conferring mechanical resistance to the side walls of the housing, being in turn support pieces of the successive window modules by their longitudinal ends, there being also a square-shaped piece along the entire open perimeter of the side walls and the ends of the housing, with the which square piece adjusts the fences of the window modules; the tube bundles being supported on crossbars suspended by cables or braces from the upper or back wall of the housing, which is the opposite of the face of the parallelepiped that contains the window, and the tube bundles being fixed at one end to the wall of the end of the carcass that acts as the head wall of the carcass, and is where all the heating fluid pipes enter and exit; the tube bundles being unequivocally designated as pairs, two by two, according to the thermal function they perform, and the pairs of tube bundles being joined at the opposite end of the header by means of U-shaped pieces or semicircular shapes warped, with rotation in more than one spatial direction, leaving the wall opposite to the headboard, or confined, closed and sealed wall, enabling in said boundary a length of the housing, or length of the boundary, in which there is space to accommodate the greatest variation in length that occurs in any tube, due to temperature variations that occur in the operation of the solar installation.
La asignación de los haces de tubos por pares depende de si el calentamiento es sólo sensible, sin cambio de fase, o es de ebullición, con precalentamiento de líquido y sobrecalentamiento del vapor producido. The allocation of tube bundles in pairs depends on whether the heating is only sensitive, without phase change, or boiling, with liquid preheating and superheating of the steam produced.
Para la asignación de los haces, se emparejan los de la misma función, teniendo en cuenta que se han de evitar zonas de tubo mucho más calientes que otras, por lo que los haces con mayor coeficiente de película del fluido en su interior se ubican en las franjas longitudinales del receptor que reciben mayor nivel de radiación concentrada. También se ha de contar con la temperatura que ha de alcanzar el fluido interior en cada función térmica, pues existe un valor de flujo térmico por debajo del cual, no se puede alcanzar con un fluido dado una temperatura dada, o se alcanza con rendimiento muy bajo. For the assignment of the beams, those of the same function are paired, taking into account that much hotter tube areas than others have to be avoided, so that the beams with a higher film coefficient of the fluid inside are located in the longitudinal bands of the receiver that receive a higher level of concentrated radiation. It is also necessary to have the temperature that the internal fluid has to reach in each thermal function, since there is a thermal flux value below which, it cannot be reached with a given fluid at a given temperature, or it is reached with very high performance low.
Cada haz de tubos va aislado longitudinalmente por tabiques de espesor similar al espesor de los tubos, desde la pared dorsal o superior de la carcasa hasta la parte más ancha del haz, pudiendo ir los tabiques atravesados por tubos de conexión entre haces del mismo par, cuando están a cada lado del plano longitudinal de simetría, para asegurar similitud de evoluciones térmicas en ambos haces. Each tube bundle is longitudinally insulated by partitions of thickness similar to the thickness of the pipes, from the dorsal or upper wall of the housing to the widest part of the beam, the partitions being able to go through pipes connected between bundles of the same pair, when they are on each side of the longitudinal plane of symmetry, to ensure similarity of thermal evolutions in both beams.
Para mantener la presión al nivel de la atmosférica local, la pared de la carcasa se taladra con una pluralidad de conductos que van provistos de válvulas de alivio, direccionadas en un sentido o en otro, por lo que cuando sube la presión en el interior del carcasa estanca, debido al aumento de la temperatura, ésta se alivia expulsando aire del interior a la atmósfera a través de las válvulas de sobrepresión; y cuando disminuye la presión dentro de la carcasa, entra el aire desde la atmósfera por abrirse en tal dirección la válvula de alivio de depresión. To maintain the pressure at the local atmospheric level, the wall of the housing is drilled with a plurality of ducts that are provided with relief valves, directed in one direction or another, so when the pressure inside the interior rises waterproof housing, due to the increase in temperature, it is relieved by expelling air from the interior into the atmosphere through the overpressure valves; and when the pressure inside the housing decreases, the air enters the atmosphere by opening the depression relief valve in that direction.
EXPLICACiÓN DE LAS FIGURAS EXPLANATION OF THE FIGURES
La figura 1 muestra un esquema, en sección recta, de haces de tubos del receptor, sus tabiques de aislamiento térmico, las barras suspendidas que soportan a los tubos, y la ventana con su cerco y sus juntas. También se muestran las válvulas de alivio en sus conductos y las orejetas o escuadras para fijar la carcasa a la estructura de sujeción general. Figure 1 shows a diagram, in straight section, of bundles of receiver tubes, their thermal insulation partitions, the suspended bars that support the tubes, and the window with its fence and joints. Relief valves in their ducts and lugs or brackets for fixing the housing to the general clamping structure are also shown.
La figura 2 muestra el esquema longitudinal del receptor, con la pared cabecera a la izquierda y la del confín a la derecha; y el corte de varias traviesas, así como las barras de sujeción, incluyendo las del espacio del confín. Figure 2 shows the longitudinal scheme of the receiver, with the header wall on the left and the border on the right; and the cut of several sleepers, as well as the bars of subjection, including those of the space of the border.
La figura 3 muestra un esquema longitudinal superior de un colector con 10 haces emparejados dos a dos, así como el espacio del confín y las uniones en U. Figure 3 shows an upper longitudinal scheme of a collector with 10 beams paired two to two, as well as the confine space and the U-joints.
La figura 4 muestra el esquema longitudinal de una lira en doble U concatenada en sentido vertical/oblicuo y oblicuo/horizontal. Figure 4 shows the longitudinal scheme of a double U lyre concatenated vertically / obliquely and obliquely / horizontally.
.. ..
La figura 5 muestra el esquema en sección recta de una traviesa de Figure 5 shows the scheme in straight section of a crossbar
armazón de la carcasa y de sujeción de los módulos de vidrio. La figura 6 muestra un esquema longitudinal superior de un colector para fluido calorífero que no cambia de fase a su paso por el receptor. Hay 8 haces emparejados dos a dos, así como el espacio del confín y las uniones en U. housing frame and clamping glass modules. Figure 6 shows an upper longitudinal diagram of a manifold for heating fluid that does not change phase as it passes through the receiver. There are 8 beams paired two to two, as well as the confine space and the U-joints.
MODOS DE REALIZACiÓN DE LA INVENCiÓN EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Para facilitar la comprensión de las figuras de la invención, y de sus modos de realización, a continuación se relacionan los elementos relevantes de la misma: In order to facilitate the understanding of the figures of the invention, and of their embodiments, the relevant elements thereof are listed below:
1 . Carcasa del receptor. one . Receiver housing
- 2. 2.
- Vidrio o material transparente de la ventana. Glass or transparent window material.
- 3. 3.
- Cerco de la ventana. Surrounding the window.
- 4. Four.
- Escuadra perimetral de la carcasa para recibir a la ventana. Perimeter square of the housing to receive the window.
- 5. 5.
- Junta de la ventana. Window seal.
- 6. 6.
- Pinza de fleje de la ventana. Window strap clamp.
- 7. 7.
- Tirantes de las barras de apoyo (8). Support bar braces (8).
- 8. 8.
- Barras de apoyo de los tubos. Tubo de ida del circuito central, par del 10. Support bars of the tubes. One way tube of the central circuit, pair of 10.
- 10. 10.
- Tubo de vuelta del circuito central, par del 9, con el cual constituye dicho circuito. Return tube of the central circuit, pair of 9, with which it constitutes said circuit.
- 11. eleven.
- Uno de los tubos del semi-circuito de ida del circuito intermedio. One of the semi-circuit tubes of the intermediate circuit.
- 12. 12.
- Tubo del semi-circuito de ida del circuito intermedio, que con el tubo 11 constituye dicho semi-circuito. Semi-circuit tube of the intermediate circuit, which with the tube 11 constitutes said semi-circuit.
- 13. 13.
- Uno de los tubos del semi-circuito de retorno del circuito intermedio. One of the half-return tubes of the intermediate circuit.
- 14. 14.
- Tubo del semi-circuito de retorno del circuito intermedio, que con el tubo 13 constituye dicho semi-circuito, que forma par con el semi-circuito de ida formado por los tubos 11 y 12. Tube of the intermediate return circuit of the intermediate circuit, which with the tube 13 constitutes said semi-circuit, which forms even with the halfway circuit formed by the tubes 11 and 12.
- 15. fifteen.
- Tubo de ida del circuito lateral izquierdo, par del 16. Outflow tube of the left side circuit, pair of 16.
- 16. 16.
- Tubo de vuelta del circuito lateral izquierdo, par del 15, con el cual Return tube of the left side circuit, pair of 15, with which
constituye dicho circuito. It constitutes said circuit.
- 17. 17.
- Tubo de ida del circuito lateral derecho, par del 18. Outlet tube of the right side circuit, pair of 18.
- 18. 18.
- Tubo de vuelta del circuito lateral derecho, par del 17, con el cual constituye dicho circuito. Return tube of the right side circuit, pair of 17, with which it constitutes said circuit.
- 19. 19.
- Pantallas separadoras y aislantes entre haces de tubos de circuitos distintos. Separating and insulating screens between bundles of different circuit tubes.
- 20. twenty.
- Conducto transversal de unión de homogeneización de tubos del mismo semi-circuito. Transverse pipe of homogenization of tubes of the same semi-circuit.
- 21. twenty-one.
- Tirantes de las barras de apoyo adicionales del espacio confín (22). Additional support bar braces in the confined space (22).
- 22. 22
- Barras de apoyo de los tubos, adicionales en el espacio confín. Pipe support bars, additional in the confined space.
- 23. 2. 3.
- Orejetas o escuadras de sujeción de la carcasa. Ears or brackets for holding the housing.
- 24. 24.
- Tubo de alivio por sobrepresión interior. Inner overpressure relief tube.
- 25. 25.
- Tubo de alivio por depresión interior. Relief tube for internal depression.
- 26. 26.
- Traviesa de armadura de la carcasa y de sujeción de los módulos de vidrio. Naughty armor of the housing and clamping of the glass modules.
- 27. 27.
- Módulo de ventana. Window module
- 28. 28.
- Pared superior o dorsal de la carcasa. Upper or back wall of the housing.
- 29. 29.
- Pared cabecera con todas las penetraciones de los tubos. Head wall with all the penetrations of the tubes.
- 30. 30
- Pared confín, sin penetraciones, salvo los conductos de las válvulas de alivio. Confined wall, without penetration, except the relief valve ducts.
- 31. 31.
- Lira de dilatación y contracción, Lira dilatation and contraction,
- 32. 32
- Unión en simple U. Union in simple U.
- 33. 33.
- Colector del semi-circuito de ida del circuito intermedio. Semi-circuit collector of the intermediate circuit.
- 34. 3. 4.
- Colector del semi-circuito de retorno del circuito intermedio. Semi-return circuit collector of intermediate circuit.
- 35. 35
- Lira espacial de unión de los colectores de ida (33) y de retorno (34) del circuito intermedio. Space line for joining the return (33) and return (34) collectors of the intermediate circuit.
- 36. 36.
- Lira espacial de unión de los tubos de ida y de retorno del circuito lateral izquierdo. Space lane for joining the return and return tubes of the left lateral circuit.
- 37. 37.
- Lira espacial de unión de los tubos de ida y de retorno del circuito lateral Space lane for joining the return and return pipes of the side circuit
derecho. straight.
- 38. 38.
- Conducto de entrada en una lira espacial de unión en forma de doble U concatenada y alabeada. Inlet duct in a conjoined and warped double U-shaped space lyre.
- 39. 39.
- Conducto de salida en una lira espacial de unión en forma de doble U concatenada y alabeada. Exit duct in a conjoined and warped double U-shaped space lyre.
- 40. 40
- Tubo genérico. Generic tube.
- 41. 41.
- Penetración de un tubo genérico a través de la cabecera, solidaria a ella. Penetration of a generic tube through the head, integral to it.
- 42. 42
- Penetración de conducto o tubo de entrada del flujo al haz de tubos 9 a través de la cabecera, solidaria a ella. Penetration of conduit or inlet tube of the flow to the tube bundle 9 through the head, integral with it.
- 43. 43
- Penetración de conducto o tubo de evacuación del flujo del haz de tubos 10 a través de la cabecera, solidaria a ella. Penetration of conduit or evacuation tube from the flow of the tube bundle 10 through the head, integral with it.
- 44. 44.
- Otras penetraciones de conductos. Other duct penetrations.
- 45. Four. Five.
- Juntas de apoyo de los módulos de las ventanas (27) en las alas (46) de las traviesas (26). Support joints of the window modules (27) on the wings (46) of the sleepers (26).
- 46. 46.
- Alas de las traviesas (26). Wings of the sleepers (26).
- 47. 47
- Entrada de fluido calorífero que no cambia de fase. Inlet of heating fluid that does not change phase.
- 48. 48.
- Salida de fluido calorífero que no cambia de fase. Output of heating fluid that does not change phase.
- 49. 49.
- Conexión en U en la pared cabecera. U-connection in the header wall.
- 50. fifty.
- Tubería de drenaje de fluido desde la pieza en U (49). Fluid drain pipe from the U-piece (49).
- 51. 51.
- Eyector de gases, en liras espaciales (31). Gas ejector, in space liras (31).
- 52. 52
- Haz de tubos o conducto de entrada en el circuito en serie del lado izquierdo. Beam of tubes or inlet duct in the series circuit on the left side.
- 53. 53.
- Haz de tubos o conducto de salida en el circuito en serie del lado izquierdo. Beam of tubes or outlet duct in the series circuit on the left side.
54. Haces de tubos intermedios en el circuito en serie del lado izquierdo. La invención se materializa ensamblando un conjunto de tubos o conductos paralelos, de la longitud adecuada al campo de espejos que le envía 54. Beams of intermediate tubes in the series circuit on the left side. The invention is embodied by assembling a set of parallel tubes or conduits, of the appropriate length to the field of mirrors that it sends
la radiación reflejada, dentro de una carcasa rígida y aislada térmicamente, con resistencia mecánica para soportar el peso de los citados tubos, llenos del fluido the reflected radiation, inside a rigid and thermally insulated housing, with mechanical resistance to withstand the weight of said tubes, filled with fluid
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calorífero. La carcasa tiene forma de paralelepípedo muy alargado, y por una de sus caras anchas y largas está desprovista de pared. A lo largo de todo ese perímetro de pared inexistente, la carcasa lleva una escuadra rígida (4), debajo de la cual se adhiere una junta de silicona o resina de similares características, contra la cual se sitúa el correspondiente módulo de la ventana, compuesto de un cerco asimismo rígido (3) y con junta de silicona, y el módulo de vidrio (27). Dichos módulos son de longitud mucho más corta que la carcasa, que puede medir 100 metros o más, mientras que el módulo de la ventana es de unos 5 metros de largo. Para fijar dichos módulos se emplean unas traviesas (26) que van de lado a lado de la sección de la carcasa, dando rigidez al perímetro antedicho de la parte abierta de la carcasa. Esas traviesas tienen forma de T invertida, con el tronco de la T soldado o unido en sus extremos a la parte baja de las paredes laterales de la carcasa. Las alas de la T (46), que quedan en la parte baja, sirven de solapas para recibir a los extremos de los cercos de los módulos de ventana. Los módulos de ventana van a su vez revestidos de silicona por la parte lateral del cerco, y además, o alternativamente, presionados a la escuadra perimetral (4) de la carcasa mediante pinzas de fleje (6). heater. The housing is shaped like a very long parallelepiped, and one of its wide and long faces is devoid of a wall. Throughout this non-existent wall perimeter, the housing has a rigid square (4), under which a silicone or resin joint of similar characteristics is adhered, against which the corresponding window module, composed of of an equally rigid fence (3) and with silicone gasket, and the glass module (27). These modules are much shorter in length than the housing, which can measure 100 meters or more, while the window module is about 5 meters long. To fix said modules, sleepers (26) are used that go from side to side of the housing section, giving rigidity to the above perimeter of the open part of the housing. These sleepers have an inverted T-shape, with the trunk of the T welded or attached at its ends to the bottom of the side walls of the housing. The wings of the T (46), which remain in the lower part, serve as flaps to receive the ends of the fences of the window modules. The window modules are in turn coated with silicone on the side part of the fence, and also, or alternatively, pressed to the perimeter square (4) of the housing by means of strap clamps (6).
Todas las penetraciones (41) de los tubos entran y salen por la pared cabecera (29), quedando todas esas penetraciones firmes, sin que en la cabecera se puedan dar desplazamientos de los tubos; que van tendidos a lo largo de la carcasa, apoyados en barras transversales (8) suspendidas de la pared dorsal o superior de la carcasa, por medio de unos tirantes (7). Entre haces de tubos o tubos con diferentes funciones térmicas, se instala una pantalla aislante rígida (19), de pequeño espesor, incluso menor que el espesor de los tubos, que llega desde la pared dorsal (28) a la zona de máxima anchura del haz de tubos a aislar. All the penetrations (41) of the tubes enter and exit through the head wall (29), all these penetrations being firm, without displacements of the tubes in the head; which are laid along the housing, supported by crossbars (8) suspended from the dorsal or upper wall of the housing, by means of braces (7). Between bundles of tubes or tubes with different thermal functions, a rigid insulating screen (19) is installed, of small thickness, even smaller than the thickness of the tubes, which reaches from the dorsal wall (28) to the area of maximum width of the tube bundle to insulate.
Cada tubo o haz de tubos, en una aplicación, tiene una función térmica asignada, concretada en ser parte de un semi-circuito, de ida o de retorno, de un circuito dado; lo cual hace que los haces de tubos (incluido si son monotubos) estén designados por pares, que son los semi-circuitos en cuestión; cerrándose el circuito por el lado del confín (30), mediante una U(32), si la deformación esperable de dichos semi-circuitos es similar, como es el caso bifásico en el que hay ebullición, y por tanto con la temperatura muy uniforme; o cerrándose con liras de dilatación (31), con configuración espacial, semejante a varias U concatenadas. Each tube or bundle of tubes, in one application, has an assigned thermal function, specified in being part of a half-circuit, one way or return, of a given circuit; which makes the tube bundles (including if they are monotubes) are designated by pairs, which are the semi-circuits in question; the circuit being closed on the side of the boundary (30), by means of a U (32), if the expected deformation of said semi-circuits is similar, as is the biphasic case in which there is boiling, and therefore with very uniform temperature ; or closing with expansion lyres (31), with spatial configuration, similar to several U concatenated.
Existen multitud de posibles variantes que se pueden atender con esta There are many possible variants that can be addressed with this
invención, gracias al tipo de disposición de los tubos, con una cabecera y un confín, en el cual hay espacio y configuración de los tubos para permitir sus cambios de longitud. invention, thanks to the type of arrangement of the tubes, with a header and a confinement, in which there is space and configuration of the tubes to allow their length changes.
Por ejemplo, para los montajes con ebullición de un líquido, la invención se monta con cuatro circuitos, correspondiendo dos a los laterales del receptor, para el precalentamiento del líquido, en las franjas con menor nivel de radiación concentrada, ubicándose por separado, tal como se muestra en la figura 3; para evitar una conexión compleja de un lado a otro de la carcasa, a lo ancho de ella, en el confín; por lo cual se disponen de sendas liras espaciales (36 y 37) para cerrar cada uno de los circuitos dichos. For example, for boiling assemblies of a liquid, the invention is mounted with four circuits, two corresponding to the sides of the receiver, for the preheating of the liquid, in the strips with a lower level of concentrated radiation, being located separately, such as is shown in figure 3; to avoid a complex connection from one side of the housing to the other, across it, at the end; whereby space lira paths (36 and 37) are available to close each of the said circuits.
El siguiente circuito en el orden de temperatura es el de ebullición, que se ubica en el centro, con un conducto de ida (9) y otro de vuelta (10), pues la ebullición presenta el mayor coeficiente de película, y por tanto puede acomodar un valor alto de la intensidad de la radiación concentrada sin necesitar mucha superficie ni mucha diferencia de temperaturas entre la superficie receptora de la radiación y el fluido hirviente. The next circuit in the order of temperature is that of boiling, which is located in the center, with a one-way (9) and a return (10) conduit, since the boiling has the highest film coefficient, and therefore can accommodate a high value of the intensity of the concentrated radiation without requiring much surface or much temperature difference between the radiation receiving surface and the boiling fluid.
y el tercer circuito en orden termodinámico, que es el intermedio geométricamente en la figura 3, es el de sobrecalentamiento de vapor, compuesto en esa figura por dos tubos en cada semicircuito, a lados opuestos de la carcasa tanto de ida (11 Y 12) como de retorno (13 Y 14), uniéndose primero los semicircuitos cada uno por sí, y luego éstos entre sí a través de una lira espacial (35), que se desarrolla a dos niveles de altura, lo que exige unas barras suspensorias adicionales (22). and the third circuit in thermodynamic order, which is geometrically intermediate in figure 3, is that of steam overheating, composed in that figure by two tubes in each semicircuit, on opposite sides of the case both way (11 and 12) as of return (13 and 14), joining the semicircuitos first each one by himself, and then these to each other through a space lira (35), that develops to two levels of height, what demands some additional suspension bars ( 22).
Para el caso de aplicaciones en las que el fluido calorífero no cambia de fase, el montaje se simplifica, y cada haz de tubos se ubica adyacente a su par, unidos en el confín por una lira espacial (31). Por razones de simetría, según se aprecia en la figura 6, existe un número par de circuitos, y la mitad de los circuitos, correspondientes a uno de los lados de la carcasa, pueden ir en paralelo, de tal forma que cada circuito tiene su entrada y su salida de fluido a través de la cabecera, o pueden montarse en serie, existiendo en este caso sólo una entrada (47) y una salida (48) por cada mitad de la carcasa, enlazándose los circuitos sucesivos a través de una unión en U (49) en la pared cabecera (29). In the case of applications in which the heating fluid does not change phase, the assembly is simplified, and each tube bundle is located adjacent to its pair, joined at the end by a space lyre (31). For reasons of symmetry, as shown in Figure 6, there is an even number of circuits, and half of the circuits, corresponding to one of the sides of the housing, can go in parallel, so that each circuit has its own fluid inlet and outlet through the header, or they can be mounted in series, in this case there is only one inlet (47) and one outlet (48) for each half of the housing, the successive circuits being linked through a joint U-shaped (49) in the header wall (29).
Eventualmente los fluidos caloríferos pueden tener un punto de solidificación muy alto, con lo cual se puede optar por evacuar el fluido del circuito del receptor solar, y enviarlo a un depósito convenientemente aislado. Para ello se montan los haces de tubos con pequeña inclinación, quedando la Eventually, the heating fluids may have a very high solidification point, whereby it is possible to evacuate the fluid from the solar receiver circuit, and send it to a conveniently insulated tank. For this, the tube bundles are mounted with a small inclination, leaving the
5 cabecera (29) a menor nivel que la pared confín (30), efectuándose la extracción del fluido por la cabecera; que en caso de disponer de uniones en U conectando dos penetraciones contiguas, han de tener dichas uniones en su parte inferior un tubo, dotado con válvula de apertura-cierre, para drenar el fluido. 5 header (29) at a lower level than the border wall (30), with the extraction of the fluid by the header; that in case of having U-joints connecting two contiguous penetrations, said unions must have in their lower part a tube, equipped with an opening-closing valve, to drain the fluid.
Tanto en el caso de fluidos en ebullición como en los fluidos que Both in the case of boiling fluids and in the fluids that
10 permanecen como líquidos, en la parte más alta de las liras de dilatación (31) se dispone un eyector de gases (51) no condensables ni solubles, que se evacúan al espacio interior de la carcasa. Nótese que la presión interior de la carcasa se relaja si ésta excede la tara de la válvula de alivio por sobrepresión (24), siendo dicha tara de valor de presión mayor que la presión atmosférica local, y 10 remain as liquids, a non-condensable or soluble gas ejector (51) is disposed in the highest part of the expansion lyres (31), which is evacuated to the interior space of the housing. Note that the internal pressure of the housing is relaxed if it exceeds the overhead of the overpressure relief valve (24), said pressure value being higher than the local atmospheric pressure, and
15 preferiblemente mayor en un 10% de dicha presión; estando las válvulas de apertura por depresión interior (25) taradas para abrirse cuando la presión interior desciende por debajo del 90% de la presión atmosférica local. Aunque se ha definido que la pared confín está cerrada, en el sentido de que ningún tubo la atraviesa, sí que pueden situarse en ella las penetraciones de las válvulas de Preferably greater than 10% of said pressure; the internal depression opening valves (25) being set to open when the internal pressure drops below 90% of the local atmospheric pressure. Although it has been defined that the confined wall is closed, in the sense that no tube passes through it, the penetrations of the valves of the valves can be placed in it.
20 alivio por sobrepresión y por depresión. 20 relief from overpressure and depression.
Una vez descrita de forma clara la invención, se hace constar que las realizaciones particulares anteriormente descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre que no alteren el principio fundamental y la esencia de la invención. Once the invention is clearly described, it is noted that the particular embodiments described above are subject to modifications in detail as long as they do not alter the fundamental principle and essence of the invention.
Claims (1)
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