[发明专利]纳米流体直接吸收式太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器。

背景技术

随着经济的不断发展，能源和环境的问题日益突出，传统的能源对环境造成极大的影响，于是，开发新能源提高能源的利用率是当前的首要目标。太阳能作为一种安全、清洁、廉价的可再生能源，备受关注。

太阳能集热器能够将太阳能转化为热能，传统的集热器采用透明玻璃真空管作为保温装置，利用二次换热的方式传递热量，即利用吸收涂层吸收太阳光热，将吸收到的太阳光热再传递给工作介质水。由于水的导热系数较低，固液间热阻较大，传热要求有较大的温差，因此，吸收涂层对外辐射造成的热量损失较大，集热器的集热效率低。

发明内容

本发明的目的是为解决传统的集热器热量损失大、集热器的集热效率低的问题，提供一种纳米流体直接吸收式太阳能集热器。

本发明是通过下述方案予以实现的：纳米流体直接吸收式太阳能集热器，它包括N个真空管、N个反射镜、第一保温连通管和第二保温连通管，N个真空管排为一排，真空管的两端均为开口端，每个真空管的一个开口端分别通过转动接口与第一保温连通管连通，每个真空管的另一个开口端分别通过转动接口与第二保温连通管连通，第一连通管与出水口连通，第二保温连通管与入水口连通，每个真空管的下方分别设置有一个反射镜，每个真空管管内的工作介质中包括流体基质，所述的每个真空管管内的工作介质中还添加纳米颗粒，其中，N为大于2的整数。

本发明所述的太阳能集热器的真空管的管内的工作介质为纳米流体，即将纳米颗粒溶于流体基质中得到的稳定悬浊液。在流体基质中添加纳米颗粒可以显著地提高流体的导热系数，并且由于纳米颗粒粒径很小，在液体中具有良好的分散性和稳定性，因此采用高吸热率的新型纳米流体材料作为吸热工质，能够很快的达到高温，且采用直接式吸收热量，热量损失明显降低，而且由于其相对较高的导热率，纳米流体在多个真空管与用户端换热装置间循环流动，将热量迅速传递给用户，使本发明所述的太阳能集热器具有较高的集热效率。

采用本发明所述的太阳能集热器，在太阳光直射下，能够在1.5～2小时内达到最高稳定温度，所述的最高稳定温度将至80℃，与传统的太阳能集热器在相同强度的太阳光直射下，需要3小时左右才能达到最高稳定温度，所述的最高稳定温度为70℃相比，本发明所述的太阳能集热器具有热量损失小、集热效率高的优势。

附图说明

图1是具体实施方式一的结构示意图；图2是具体实施方式九的结构示意图；图3是不同纳米流体材料的太阳能集热器的集热效率结果图，其中，带标记的点为流体基质中添加定向碳纳米管的太阳能集热器的加热温度随时间的变化特征点，带标记的点为流体基质中添加纳米二氧化钛的太阳能集热器的加热温度随时间的变化特征点，带标记的点为采用蒸馏水为工作介质的太阳能集热器的加热温度随时间的变化特征点，带标记的点为采用空气为工作介质的太阳能集热器的加热温度随时间的变化特征点；图4是添加不同纳米颗粒浓度的太阳能集热器的集热效率结果图，其中，带标记的点为纳米颗粒浓度为1.0％wt的工作介质的加热温度随时间的变化特征点，带标记的点为纳米颗粒浓度为0.5％wt的工作介质的加热温度随时间的变化特征点，带标记的点为纳米颗粒浓度为0.25％wt的工作介质的加热温度随时间的变化特征点。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。纳米流体直接吸收式太阳能集热器，它包括N个真空管1、N个反射镜2、第一保温连通管3和第二保温连通管4，N个真空管1排为一排，真空管1的两端均为开口端，每个真空管1的一个开口端分别通过转动接口与第一保温连通管3连通，每个真空管1的另一个开口端分别通过转动接口与第二保温连通管4连通，第一连通管3与出水口连通，第二保温连通管4与入水口连通，每个真空管1的下方分别设置有一个反射镜2，每个真空管1管内的工作介质中包括流体基质，所述的每个真空管1管内的工作介质中还添加纳米颗粒，其中，N为大于2的整数。

本实施方式所述的太阳能集热器的真空管1的管内的工作介质为纳米流体，即将纳米颗粒溶于流体基质中得到的稳定悬浊液。在流体基质中添加纳米颗粒可以显著提高流体的导热系数，并且由于纳米颗粒粒径很小，在液体中具有良好的分散性和稳定性，因此采用高吸热率的新型纳米流体材料作为吸热工质，能够很快的达到高温，采用直接式吸收热量，热量损失明显降低，而且由于其相对较高的导热率，纳米流体在多个真空管与用户端换热装置间循环流动，将热量迅速传递给用户，使本实施方式所述的太阳能集热器具有较高的集热效率。