[发明专利]一种太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电技术领域，更具体的说是涉及一种太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置。

背景技术

太阳能光热发电技术领域，由于地面接收的太阳光照辐射能流密度低，往往须将大面积的太阳光能聚集到吸热器的金属热管表面，使金属热管内部流动的换热工质获得热能，并将热能传输给热电转换装置，继而实现太阳光能转换为电能输出。上述的光-热-电转换过程中，太阳光能-热能的转换是以吸热器为载体实现的，而吸热器是提高光热发电系统效率的关键。

要实现高效的热电转换，吸热器一般采用腔体结构形式，且工作在较高的温度下。由于吸热器是运行在室外环境的，其腔体温度远高于外部环境温度，不可避免的将产生辐射热损失，且辐射热损失能量值是温度差值、接收窗面积的正相关函数。与此同时，外部环境的冷气流将流入腔体并带走热量，即对流热损失，其对流热损失能量值也是温度差和接收窗面积的正相关函数。明显可知，要减少吸热器的热损失来提高热利用性能，主要途径仍是有效的减少腔体吸热器的接收窗面积。但由于机架结构的跟踪误差和承载变形等影响，聚光器聚集的太阳光能可能会偏离接收窗口而产生光学损失，这样看来增大吸热器的接收窗面积又是必要的。因此，吸热器既要减少热损失又要避免光学损失，对吸热器的接收窗而言是既要面积小又要面积大，需要提出新的技术方案来解决上述矛盾。

当前，中国专利CN 103604230 A中公开了一种碟式太阳能热发电系统的保护装置，是通过控制一个遮光组件的直线运动来实现太阳光能的切断与否，是针对吸热器金属管路过热保护而提出的技术方案，仅具有简单的吸热器接收窗面积改变的能力，无法满足光热发电系统实际运行的接收窗形状改变的需求。此外，为减少吸热器的对流损失，有人提出在吸热器腔口安装石英盖板，但该技术方案由于大面积的高透射率的石英盖板制造困难，且吸热器腔口安装石英盖板易存在温度分布不均匀，而导致石英盖板热应力损坏，所以石英盖板来解决热损失仍处于试验阶段，未能有效解决腔式吸热器在实际运行的热损失问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够接收聚光器聚集的所有光能，且能有效减小热损失的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置，它能够根据聚光光斑大小将接收窗几何形状调节到与之相匹配的最小几何面积，通过减小吸热器在实际工作中的接收窗开口面积，来达到减少辐射热损失和对流热损失的目的。

本发明采用的技术方案是：一种太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置，包括多块挡板装置、温度传感器和控制系统，所述的多块挡板装置沿吸热器腔口的圆周方向均匀布置在腔口处；挡板装置包括移动挡板、齿条、导轨、齿轮、滑块、固定架及电动机；所述的齿条和滑块平行安装在移动挡板上，齿条沿吸热器腔口的半径设置；所述的导轨和电动机安装在固定架上，齿轮设在电动机的输出轴上，齿轮与齿条啮合，滑块与导轨配合；所述的挡板装置通过固定架与吸热器的机壳连接；所述的温度传感器的探头固定在移动挡板上，温度传感器、电动机均通过数据线与控制系统连接。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，所述的移动挡板包括外层板和保温板；外层板和保温板连接，保温板朝向吸热器，外层板上设有盲孔，温度传感器的探头设置在盲孔中，数据线从外层板和保温板之间的结合面引出。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，所述的移动挡板为矩形或带有凹口的矩形；凹口位于移动挡板朝向吸热器腔口中心的一端，凹口为梯形或半圆形，移动挡板的另一端设有连接板，连接板与滑块固定连接；所述的温度传感器是均匀布置在外层板的凹口的边缘处。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，所述的腔口端部的多个移动挡板能够重叠，且相邻的两移动挡板之间留有防止干涉的间隙，位于最里面的移动挡板贴合在吸热器的端面上。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，所述的外层板采用的是金属材料，保温板采用的是保温材料。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，所述的导轨的两端均固定安装有挡块。

上述的太阳能腔式吸热器接收窗几何形状动态调节装置中，还包括限位块。限位块上设有齿条槽，齿条与齿条槽配合，所述的限位块安装在固定架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过移动挡板的平移来动态调节吸热器接收窗的几何形状及尺寸，能够在有效接收光能的同时最大程度的减少辐射热损失和对流热损失。