[发明专利]一种高温太阳能吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能吸热器。

背景技术

太阳能资源丰富，清洁易得，高温太阳能热利用系统采取太阳能聚集器获得高倍聚集能流，容积式吸收器采用封闭式密封结构，将接收到的汇聚太阳辐射转换为热能，并传递给载热质。高温太阳能热利用系统已经广泛应用于太阳能热力示范发电厂，其内部陶瓷材料的辐射加热可使被加热空气介质产生高达1000℃以上的高温。入口端的光学窗口具有吸收聚集太阳辐射、隔离吸热器与外部空间的作用。吸热器内部常出现几个甚至几十个大气压的高温高压环境，使光学窗口的隔热与密封性能降低，同时入口法兰会出现变形、内部密封材料变质导致窗口碎裂、整个吸热器的使用寿命显著降低。

发明内容

本发明是要解决目前的太阳能吸热器内部常出现几个甚至十几个大气压的高温高压环境，使光学窗口的隔热与密封性能降低，同时入口法兰会出现变形、内部密封材料变质导致窗口碎裂、整个吸热器的使用寿命显著降低的技术问题，从而提供一种高温太阳能吸热器。

本发明的高温太阳能吸热器，它包括吸热腔和半椭球形光学窗口，其特征在于它还包括耐高温树脂胶、环形内侧金属片、环形外侧金属片、环形陶瓷纤维毡、环形内侧法兰、环形外侧法兰、螺栓、环形石墨垫片、圆锥台形水冷靶台和靶台支架；半椭球形光学窗口带有环形平台，所述半椭球形光学窗口的半椭球形状与环形平台之间圆滑过渡，环形内侧金属片和环形外侧金属片通过耐高温树脂胶分别与带有环形平台的半椭球形光学窗口的环形平台的上下两个平面连接，环形外侧法兰和环形外侧金属片通过耐高温树脂胶连接，环形内侧法兰和环形内侧金属片中间夹着环形陶瓷纤维毡，环形内侧法兰和环形外侧法兰的中间的外侧夹着一个环形石墨垫片，环形内侧法兰和环形外侧法兰通过螺栓连接，并且螺栓穿过环形石墨垫片，靶台支架的两端分别焊接在圆锥台形水冷靶台和环形外侧法兰上，圆锥台形水冷靶台的下部设置有一个进水口，圆锥台形水冷靶台的上部设置有一个出水口，圆锥台形水冷靶台的收口插进环形外侧法兰的空心圆环里，圆锥台形水冷靶台的收口内径小于带有环形平台的半椭球形光学窗口最下部的空心圆环内径。

本发明的原理：

1、本发明将带有环形平台的半椭球形光学窗口与环形内侧和外侧金属环形盘之间利用耐高温树脂胶粘黏紧贴，再和环形外侧金属法兰之间涂抹树耐高温树脂胶，同时环形内侧和外侧法兰采用环形石墨垫片密封并且通过螺栓连接，这种方式能够轻松实现十几个大气压下的高压密封连接，降低太阳能吸热器运行漏气率，使其漏气率低于3%；半椭球形状的光学窗口设计使其耐压性能更强，能够承受9bar～10bar的高压，最大限度地降低了运行过程中光学窗口破裂的可能，密封性更加持久，并且其外周边倒角圆滑过度为平面，非常有利于密封安装；

2、本发明的光学窗口的环形金属片和环形内侧法兰采用环形陶瓷纤维毡进行隔热处理，环形内侧和外侧法兰之间采用环形石墨垫片隔热，两种材料都具有耐压强度高、使用寿命长、低热容量、低热导率、热性好、使用方便、性能稳定等优点，使接触高温吸热腔体的环形内侧法兰温度变化不会影响到窗口和环形外侧法兰，避免了光学窗口碎裂；

3、本发明在光学窗口前端接入圆锥台形水冷靶台，有效遮挡了吸热器外法兰入口周边的聚集能流，延长了吸热装置的使用寿命，同时，水冷循环设计使得圆锥台形水冷靶台免受持续高温而变形损坏，使其运行更加安全稳定；

4、圆锥台形水冷靶台可作为太阳能聚集器跟踪过程中的相对参照物，利用肉眼观测即可随意调整光斑相对位置，使得操作更加简单直接；圆锥台形的设计还有利于太阳辐射能的二次聚集，显著增大聚光比，减小光斑尺寸，大幅提升吸热效率20%～25%；

5、光学窗口和金属环形盘采用高温树脂胶粘合成为一体，可方便在法兰之间安装拆卸，拆卸时，只需将环形外侧金属片和环形外侧法兰之间的胶体用刀片刮开，松开螺栓，环形金属片连带光学窗口即可一并取出，整个装置组装拆卸都很方便，适用性强；

6、，圆锥台形水冷靶台的收口内径小于带有环形平台的半椭球形光学窗口最下部的空心圆环内径，使得圆锥台形水冷靶台收集到的高倍聚集能流不会照射在光学窗口倒角上而引起光学窗口的局部高温破裂。

本发明的优点：

1、本发明的吸热腔能够轻松实现吸热腔内十几个大气压下的高压密封连接，降低太阳能吸热器运行漏气率，使其漏气率低于3%；

2、本发明能够使得吸热腔承受9bar～10bar的高压，降低了运行过程中光学窗口破裂的可能，密封性更加持久，并且光学窗口的外周边倒角圆滑过度为平面，非常有利于密封安装；