[发明专利]一种太阳能高温储能与换热吸热器

说明书

本发明公开了一种太阳能高温储能与换热吸热器，包括一吸热圆筒，所述吸热圆筒一端封闭，另一端开有聚集太阳光入口，所述吸热圆筒的内壁和外壁上均布满有凸包储热器，所述凸包储热器包括固定在吸热圆筒上的凸包壳体，凸包壳体与吸热圆筒组成的封闭腔体内贮有相变储热材料；所述吸热圆筒的外侧为工质吸热通道，工质吸热通道连接有工质入口和工质出口。

技术领域

本发明属于太阳能高温吸热设备领域，特别是涉及一种太阳能高温储能与换热吸热器。

背景技术

太阳能高温储能与换热复合结构吸热器是提高系统紧凑度，减小系统质量，降低技术成本，促进新能源与航天器技术发展的重要途径。

在空间太阳能高温应用(热推进或热发电)过程中，需要配置储能系统，满足在轨道阴影区域做功要求。然后受航天器质量限制，太阳能吸热与储热(能)器最好一体化设计，以减小系统质量，降低成本。由于太阳能高温储热与气化强化换热存在传热学关键技术问题，同时这些问题与聚集太阳能热流密度分布特性相互耦合，导致太阳能高温储能与换热吸热器的设计方案十分复杂。

现有的太阳能吸热或储能装置，仅从太阳能高温储能或高效热转换某个方面进行设计分析，没有再充分考虑聚集太阳能热流密度分布特性的基础上，将太阳能高温储能及储能单元与气体工质强化换热统一起来，制约太阳能高温热转换技术的适用性。

发明内容

本发明在理解掌握聚集太阳能热流密度分布特性基础上，充分考虑太阳能高温储热与气体强化换热相关技术问题，设计一种圆筒与凸包耦合结构太阳能高温储能与换热复合结构吸热器，为太阳能高温高效利用技术进步提供参考。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种太阳能高温储能与换热吸热器，包括一吸热圆筒，其特征在于，所述吸热圆筒一端封闭，另一端开有聚集太阳光入口，所述吸热圆筒的内壁和外壁上均布满有凸包储热器，所述凸包储热器包括固定在吸热圆筒上的凸包壳体，凸包壳体与吸热圆筒组成的封闭腔体内贮有相变储热材料；

所述吸热圆筒的外侧为工质吸热通道，工质吸热通道连接有工质入口和工质出口。

进一步的改进，所述吸热圆筒上在聚集太阳能热流密度分布峰值区域，凸包储热器的直径增加且相邻的凸包储热器间距减小。

进一步的改进，所述吸热圆筒聚集太阳光入口的半径与聚集太阳光光斑半径相同。

进一步的改进，所述吸热圆筒半径为聚集太阳光入口半径2～3倍，吸热圆筒高为太阳光入口半径5～8倍。

进一步的改进，所述凸包壳体为半椭球状，当量半径是聚集太阳光入口半径的0.1～0.2倍。

进一步的改进，所述凸包壳体与圆筒壁通过焊接或螺纹连接，凸包壳体材料为碳化硅或氧化铝陶瓷材料或高熔点金属材料

进一步的改进，所述相变储热材料为铜、铝或硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)半椭球凸包数量多，每个凸包具有独立的壳体面积，因此相变材料的加热面积大，具有良好的储能放热效果；

2)在工质加热通道内，与工质对流换热的凸包壳体总面积大。同时凸包与凸包之间，凸包与圆筒壁之间形成凹凸曲面，加强工质与吸热壁面的扰动，强化了工质的高温对流吸热效果；

3)由于凸包相对独立，高温热应力小，系统的稳定性好，维护方便，操作性好。

附图说明

图1为实施例1示意图。

具体实施方式