[发明专利]一种基于折射的太阳能均光管式反应器或干燥器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能管式反应器或干燥器，具体涉及一种基于折射原理、具有较大周向光线接收角、周向光能分布更加均匀的太阳能管式反应器或干燥器。

背景技术

随着世界范围内能源需求的增加，传统化石燃料逐渐减少，环境污染问题变得日益突出，利用可再生能源成为解决当前能源需求与环境污染的重要手段。太阳能具有分布范围广、储量大、清洁无污染等优点，是一种典型的可再生能源。大力发展太阳能对于实现人类社会的可持续发展有着重要的意义。

太阳能光催化制氢是利用太阳能，实现能量转化，解决能源危机的一种有效形式。以复合抛物线型光催化制氢反应器(CPC)为例，太阳光照射到圆管形催化反应器上，在催化反应器内部流动的反应液在太阳光的作用下，发生催化反应，产生氢气，实现太阳能向氢能的转换。催化反应器上的太阳能分布对反应器内部的催化反应有着重要的影响。目前，催化反应器通常由极薄的玻璃等透明材质制作，表面因光线反射造成较大的能量损失。此外，还有光线周向接收角度有限(受光面仅为正对光线部分，周向接收角≤180°)、光线分布局部集中的缺点，背光一侧由于无法受到光照，无法进行高效的光催化制氢反应，降低了光催化制氢过程中的太阳能利用率。

太阳能干燥器是利用太阳能的另一种有效方式。具体而言，在太阳能干燥器中，太阳能照射到物料表面，将热量传入物料内部，使物料中所含的水分扩散到物料表面，进而扩散到空气中，同时空气中的水分被不断的带走，从而使物料中所含水分逐步减少，最终变成干燥状态。太阳能干燥器能够充分利用太阳辐射能，有效地提高干燥温度，缩短干燥时间，提高产品的质量等级。太阳能干燥器主要包括温室型太阳能干燥器、集热器型太阳能干燥器、温室-集热器型太阳能干燥器、聚光型太阳能干燥器和整体式太阳能干燥器。以温室型太阳能干燥器为例，阳光透过玻璃盖板照射在待干燥物料的一面，可使物料受光照一侧快速干燥，而背光一侧由于无法受到光照，干燥速度相对较慢，物料局部集中受热，将对干燥后产品的质量、外形造成不利影响。此外，太阳光照射到干燥器表面会因反射作用造成较大的能量损失。

综上所述，目前太阳能反应器或干燥器存在的问题主要包括：

1)太阳光照射到反应器或干燥器表面时，光线反射作用较强，造成较大的能量损失；

2)反应器或干燥器光线周向接收角度受限(通常为正对光线部分，周向接收角≤180°)，能量分布局部集中、不均匀，无法应用于太阳能光催化制氢、物料同步均匀干燥等对光线分布均匀性有较高要求的场合。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于折射的太阳能均光管式反应器或干燥器，可利用太阳能实现高效、均匀的光催化反应或物料干燥，可用于光催化制氢、太阳能干燥、太阳能污水处理等太阳能光热应用领域。具有结构简单、光线周向接收角大、光线周向分布较为均匀等优点，具有良好的应用前景。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于折射的太阳能均光管式反应器或干燥器，由多个具有一定折射率、一定厚度的圆柱体形透明空心光折射介质相互切合组成，最外层的圆柱体形透明空心光折射介质外表面、最内层的圆柱体形透明空心光折射介质内表面以及相邻的圆柱体形透明空心光折射介质间覆有增透膜，用以减少光线反射损失；最内层的圆柱体形透明空心光折射介质内表面的增透膜内部为内部壁面，内部壁面内为内部反应或干燥腔体；由外向内，圆柱体形透明空心光折射介质与空气的相对折射率依次增加。

所述增透膜的材料为氟化镁、氧化钛、硫化铅或硒化铅。

所述多个具有一定折射率、一定厚度的圆柱体形透明空心光折射介质为两个，所述太阳能均光管式反应器或干燥器从外向内依次为外层增透膜1、第一层圆柱体形透明空心光折射介质2、中间层增透膜3、第二层圆柱体形透明空心光折射介质4、内层增透膜5、内部壁面6以及内部反应或干燥腔体7；各层增透膜的厚度根据目标增透光线决定且其厚度极小，忽略其厚度对光线传播的影响。

所述第一层圆柱体形透明空心光折射介质2的材料为普通玻璃，其折射率为1.5，外径为4cm，内径为2.66cm,厚度为0.67cm；所述第二层圆柱体形透明空心光折射介质4的材料为特重火石玻璃，其折射率为1.89，外径为2.66cm，内径为2.12cm,厚度为0.27cm；所述内部壁面6的材料为普通玻璃，其折射率为1.5，外径为2.12cm，内径为1.92cm，厚度为0.1cm。

所述太阳能均光管式反应器或干燥器的长度为2m。