[发明专利]含双排多管的圆台形腔式太阳能吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种腔式太阳能吸热器，特别涉及一种应用于碟式太阳能高温热利用系统中的含双排多管的圆台形腔式太阳能吸热器。

背景技术

能源是人类活动的基础。在某种意义上讲，目前人类社会的发展离不开可再生能源的使用。当今世界，能源的发展是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。然而当前世界出现能源危机，中国能源危机更为严重。开发新能源利用技术是各国解决能源危机的一种重要方法。相对于传统化石能源，可再生能源具有污染少、储量大的特点，对解决环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题意义重大。太阳能是可再生能源的一种，且由于太阳能具有洁净、无污染等优点，其应用方面的研究越来越受到世界各国高度关注。

太阳能高温热利用是太阳能热利用中的重要组成部分，而太阳能热发电是太阳能高温热利用的一种发展趋势。太阳能采集是实现太阳能热发电首先必须解决的问题。按采集方式的不同可分为：太阳能槽式热发电、太阳能塔式热发电、太阳能碟式热发电。碟式太阳能高温热利用系统同时拥有聚光比高、结构简单、可模块化等优势，特别适用于分布式发电场合，同时在其他高温热利用场合也具有广泛应用前景。目前碟式太阳能发电系统大都采用腔式吸热器作为高温集热器。因而，如何提高腔式吸热器的光热转换效率就成为目前研究的热点之一，降低腔体吸热器的热损失及均匀分配聚光后太阳辐射的能流分布是提高其光热转换效率的一种有效方法。

据相关文献报导，腔体吸热器的热损失主要来自四个方面，即腔体内表面对聚焦光的反射热损失、腔体内表面通过采光口的辐射损失、经腔体采光口的对流热损失及通过腔体壁面的导热损失。如何分配及尽可能地减少以上所述四种热损失是研制高效腔式吸热器的关键。目前的研究重点主要集中在腔式吸热器的形状、结构参数、流经吸热管的传热介质三方面。如何集中这三方面优势，提出一种光-热转化效率高、结构简单、可模块化制造，从而应用于蝶式太阳能热利用领域的腔式吸热器仍然是人们的不懈追求。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种含双排多管的圆台形腔式太阳能吸热器。该腔式吸热器能充分吸收进入腔内的太阳热能，捕获太阳光线，提高腔体内光线的反射效率和吸收效率，从而降低对流热损，减少传热的无效管程，最终提高吸热器的光热转换效率。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

含双排多管的圆台形腔式太阳能吸热器，所述腔式太阳能吸热器包括圆台形壳体、吸热管组件、反光式挡风板、上腔口封罩、下腔口封罩，所述的吸热管组件置于圆台形壳体内且两者轴线同轴；反光式挡风板置于圆台形壳体下部的开口处，且与圆台形壳体轴线同轴；上腔口封罩置于圆台形壳体内腔顶部。

进一步地，圆台形壳体由外壳、内壳组成，两壳间填充有隔热材料(2)；圆台形壳体下部设有圆形开口，圆形开口直径与圆台形壳体下底内径之比d₁:d₂＝0.2～0.4,底角α为60°～80°，外壳厚度δ₁为5～10mm，内壳厚度δ₂为5～10mm，隔热材料厚度δ₃为20～50mm。

进一步地，吸热管组件是由进液管、内环液体均流分配管、外环液体均流分配管、连接管、高温吸热直管、低温吸热弯管、环形液体收集管、出液管组成；所述的进液管与外环液体均流分配管连接，内环液体均流分配管与外环液体均流分配管通过四根连接管连接并相通；多根所述的高温吸热直管呈圆台排列，每根均紧贴圆台形壳体内腔壁面，下部与外环液体均流分配管相连通，上部与环形液体收集管相连通；多根所述的低温吸热弯管呈倒圆台状均匀分布排列，下部与内环液体均流分配管相连通，上部与环形液体收集管相连通；所述的出液管与环形液体收集管相连通；单根所述的高温吸热直管、低温吸热弯管的长度之比l₁:l₂＝0.8～0.95。

进一步地，反光式挡风板为无上、下底圆台形，壁厚为δ₄＝10～30mm,下部底角β为60°～80°，底部开口面积与圆台形壳体内壁表面积之比为0.15～0.35；所述的反光式挡风板内壁涂有反光材料。

进一步地，上腔口封罩为碟形结构，封罩突起面表面光滑并涂有反光性能好的材料；封罩平整面与圆台形壳体内腔上部顶面相连接；封罩突起高度h₁为10～30mm，δ₅厚度为5～10mm。