[发明专利]太阳能传热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热装置，特别涉及用于太阳能聚集设备的太阳能传热装置。

背景技术

太阳能作为一种洁净、环保的能源，长期以来人们一直致力于对其的开发和利用。特别是近年来，由于油价的不断攀升和对环境保护要求的提高，以及大气二氧化碳排放量的限制，各国更加努力地开展了太阳能利用方面的研究。国内对太阳能热利用做了不少工作，居民用太阳能热水器技术已经很成熟，但热水器属于低温太阳能热利用范畴；目前国内少数研究者开始了对太阳能高温热利用的研究，使用太阳能获得高温蒸汽，进行太阳能光热发电的研究，所得传热介质的温度越高，热机就具有更高效率；如何将接受器接收到的巨大太阳能热量传出系统外，成为技术的重点。

使用太阳能发电所需要的蒸汽温度达500℃～600℃，这与以往的传热有着很大的不同，对传热介质提出了更高的挑战；普通的导热油超过400℃就超过了其温度使用极限；使用蒸汽直接导热，受其压力的限制，且需要大量的蒸汽经过吸收管，对系统的安全稳定性提出很高的要求；使用金属钠或熔融盐作为传导介质，其具有良好的传热性能，但其安全性很难保证，且具有昂贵的价格，使系统成本较高，实际操作更是很不容易；且以上提到的一些传热的方式都同时存在运行稳定性的问题，储热油高温起燃，蒸汽腐蚀，高温钠泄漏等等一些不稳定因素。

发明内容

为了解决现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种传热装置，其特点为传热高效，成本低廉，性能安全稳定，寿命长，无污染。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能传热装置。该太阳能传热装置包括受热区、放热区、固定外形传热介质及驱动装置；其中，在所述受热区、放热区内设置有内层金属管，所述固定外形传热介质贯穿于所述内层金属管内；所述受热区位于太阳能光线接受位置，所述内层金属管在受热区的部分的外表面涂有高吸收率低发射率的涂层；所述驱动机构驱动所述固定外形传热介质在太阳能传热装置内运行。

在一个实施例中，所述受热区位于太阳能抛物反射槽或菲涅尔反射镜阵列的长焦线上。

在一个实施例中，所述受热区包括外层玻璃管，线性的内层金属管在受热区的部分呈线性，外表面涂有高吸收率低发射率的涂层，以增强太阳能热量的吸收，减少热量辐射的损失。

优选地，太阳能传热装置包括转向区，所述内层金属管贯穿于转向区内。

所述转向区位于所述受热区与放热区之间。

优选地，所述转向区包括弧形外层波纹管和弧形的内层金属管，弧形外层波纹管与弧形的内层金属管之间为保温层。

优选地，所述内层金属管与外层玻璃管形成的空间处于真空状态。

优选地，所述内层金属管的内部空间处于密闭状态，密闭空间内为常压气体或加压气体。

优选地，所述内层金属管的内部空间内填充的气体为非氧化、高传热气体，比如惰性气体或加压惰性气体。

优选地，所述惰性气体或加压惰性气体为氦气或加压氦气，氮气或加压氮气，氢气或加压氢气，以改善对流换热条件及减少固定外形传热介质的高温氧化损伤。

优选地，所述内层金属管在受热区的部分的内表面具有高发射率形貌或覆盖层及其组合，例如内层金属管内表面的氧化覆盖层，或粗糙表面及重复加热冷却后获得的形貌或粗糙表面覆盖一层高发射率层，以增强所述内层金属管向固定外形传热介质辐射热量。

在一个实施例中，所述放热区位于所述转向区与受热区之间，用以将固定外形传热介质所接受的热量转换至太阳能传热装置外部，例如太阳能储热装置或热利用装置。

优选地，所述的固定外形传热介质在内层金属管内为滚动行进，以减少驱动所需功耗及磨损。

所述的固定外形传热介质的每个单体优选为带槽等具有大表面积的球状体或圆柱状体。

在一个实施例子中，所述球状体或圆柱状体由若干直径不同或相同的圆片材料组合叠加而成。

所述的固定外形传热介质材质优选为金属或石墨或金属合金或陶瓷中的一种，亦或是它们的不同种类组合。

所述的固体外形传热介质优选为球状金属。

所述的固体外形传热介质优选为球状陶瓷。

优选地，所述球状金属或球状陶瓷的内部制成中心穿孔而其外部制成为多槽结构，以利于单个球状金属或球状陶瓷在受热区接受更多的热量和在放热区释放更多的热量。

优选地，所述球状金属或球状陶瓷的槽结构的槽型为凸型结构，以增加单个钢球体的体积和表面积，且利于辐射和对流。