[发明专利]带有翅片的半圆型集热管及大开口高聚光比槽式聚光集热系统

说明书

本发明公开了一种带有翅片的半圆型集热管及大开口高聚光比槽式聚光集热系统，包括玻璃外管、位于玻璃外管内部且与其同轴的吸热管、真空夹层以及吸热管上方的平板反射镜；所述吸热管包括内部装有传热介质的半圆部分和翅片部分，半圆部分的横截面为半圆形，半圆部分的上表面为一平面，平板反射镜与半圆部分的上表面相对设置，翅片部分设置在半圆部的外壁上。本发明的真空高温吸热管中的吸热部分由半圆部分和翅片部分组成，将其应用于大开口、高聚光比槽式聚光集热系统中，被一次反射镜反射的光线直接照射到吸热管上，减小了反射损失，提高了光学效率。

技术领域

本发明涉及太阳能聚光集热装置及槽式聚光集热系统，特别是涉及一种带有翅片的半圆型高温集热管以及大开口高聚光比的槽式聚光集热系统。

背景技术

太阳能无疑是目前地球上可以开发的最大可再生能源，太阳能的聚光利用形式分为碟式、塔式、槽式及线性菲涅尔式。槽式发电技术最为成熟，占太阳能聚光热发电市场的90％以上，也是目前唯一能商业化的太阳能热发电产品。

槽式太阳能热发电系统的原理是：槽式聚光器将太阳光聚焦在真空集热管表面，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电的系统。槽式太阳能热发电系统一般包括以下五个子系统：聚光集热子系统、换热子系统、发电子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统；其中聚光集热子系统是发电系统的核心，由槽式聚光镜、真空集热管和跟踪装置构成，是电站运行最主要的热量来源。

大开口、高聚光比是目前提高集热温度、降低投资成本最有效的方法。在大开口高聚光比系统中，需要在传统的系统中加入二次反射镜，将更多的光线聚集在集热管上。目前二次反射镜主要分为复合抛物面(Compound Parabolic Concentrator(CPC))型、平板型和梯形。但是增加了二次反射镜以后，光线增加了一次反射，导致到达集热管上的能量降低。因此为了提高光学效率和热效率，急需设计一种新的集热管，使光线经过一次反射镜后，直接被吸热管吸收，提高光学效率和热效率、降低投资成本。

发明内容

发明目的：本发明的一个目的是提供一种带有翅片的半圆型高温集热管，并将其应用在大开口、高聚光比槽式聚光集热系统，提高光学效率和热效率、降低投资成本；本发明的另一个目的是提供一种大开口高聚光比的槽式聚光集热系统，该槽式聚光集热系统的聚光器开口较大，提高聚光比的同时提高光学效率和热效率。

技术方案：本发明的一种带有翅片的半圆型集热管，包括玻璃外管、位于玻璃外管内部且与其同轴的吸热管、真空夹层以及吸热管上方的平板反射镜；所述吸热管包括内部装有传热介质的半圆部分和翅片部分，半圆部分的横截面为一半圆，半圆部分的上表面为一平面，平板反射镜与半圆部的上表面相对设置，翅片部分设置在半圆部的外壁上。

上述翅片部分和半圆部分共同构成了吸热部分，其中吸热管可采用金属材质制成，如铜、不锈钢；半圆部分及其外壁上的翅片部分可以通过金属冲压一体化制成。传热介质可以采用熔融盐(60％NaNo₃+40％NaNo₃)，也可以采用其他介质。吸热管以外、玻璃外管以内为真空夹层，真空度小于0.013Pa，集热管两端固定吸热管、平板反射镜的部分，以及抽真空的过程，均为现有技术。实际工程应用中，平板反射镜的长度可以略小于吸热管的长度。平板反射镜的材质可以采用与一次反射镜相同的材质。

优选地，所述平板反射镜平行于半圆部分的上表面，翅片部分与平板反射镜也相平行；通过加设平板反射镜，将吸热管上半部分辐射的热量反射回吸热管，减少了辐射损失，进而提高了热效率。

为了进一步提高热效率，所述平板反射镜的宽度大于吸热管的总宽度。吸热管的总宽度为半圆的直径与半圆部外壁上的翅片宽度之和；平板反射镜的宽度大于吸热管的总宽度，可以使得吸热管向上辐射的热量均被反射回吸热管。