一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，包括吸热管，内肋片，外肋片，外肋片与腔体外壳通过导热系数较小材质的固定螺栓连接，连接处加装保温隔板，腔体外壳由外壳内层、空气夹层或真空层、外壳外层三部分组成，吸热体与外壳内层之间设有保温层，腔体开口处设有玻璃盖板，腔体开口内部两侧设有反射板，反射板与竖直方向成固定角度，面向吸热管，形成上宽下窄的梯形结构，腔体底部设有防过热板，防过热板下表面涂有反射涂层，腔式吸热器借助支架连接件与支架连接，固定于聚光器上。本发明专利技术的腔式吸热器具有光学性能高、传热性能好、热损失小、尺寸小、防过热、模块化安装等特点，为太阳能线聚焦集热器进一步大规模推广应用提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种腔式吸热器，特别涉及一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器。
技术介绍
太阳能线聚焦集热器目前是太阳能中高温热利用领域最成熟的产品之一，其可以应用于发电、供暖、制冷等多个领域，国内外建立了许多相关的示范工程项目。在太阳能线聚焦集热器中，直通式玻璃-金属真空集热管是普遍应用的一种太阳能吸热器。金属吸热管外涂以选择性吸收涂层，外侧套以玻璃管以减小热损失，金属管与玻璃套管间抽真空，两端密封连接。这种吸热器集热效率较高，但存在生产难度与成本较高，金属管与玻璃管间的真空难以长期保持等问题。腔式吸热器具有集热效率较高，制造成本较低、可靠性较高等优点，许多学者对这种吸热器进行了深入的研究。专利CN101551169A专利技术了一种三角形腔体结构的腔体式太阳能吸收器，充分利用太阳入射光与二次反射光提高光学效率，腔体开口处设置玻璃盖板。专利CN204313509U公开了一种包括同向设置集热内管和外管的腔体式集热管，内管与外管之间的管腔中填充保温材料。专利CN204084912U公开了一种包括圆形金属腔体和螺旋式金属吸收管的腔体式集热管。以往的相关论文以及申请的专利大多是对于腔式吸热器的结构形状进行设计优化，采取的保温措施基本是吸热管与腔体外壳间填充常用保温材料，以及在腔体开口处设置玻璃盖板。对于腔式吸热器提高光学和传热效率、减小热损失以及夏季防过热问题仍待解决。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，克服现有技术中腔式吸热器光学和传热效率低、热损失大以及夏季过热的问题。本专利技术采用的技术方案是：一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，包括吸热体和腔体外壳，所述吸热体包括吸热管，内肋片，外肋片三部分，外肋片与腔体外壳通过导热系数较小材质的固定螺栓连接，连接处加装保温隔板，腔体外壳由外壳内层、空气夹层或真空层、外壳外层三部分组成，吸热体与外壳内层之间设有保温层，腔体开口处设有玻璃盖板，腔体开口内部两侧设有反射板，反射板与竖直方向成固定角度，面向吸热管，形成上宽下窄的梯形结构，腔体底部设有防过热板，防过热板下表面涂有反射涂层，腔式吸热器借助支架连接件与支架连接，固定于聚光器上。所述吸热管、内肋片、外肋片为金属材质，吸热管为圆管，内部流动有传热工质，吸热管内设有内肋片，吸热管壁与外肋片表面涂有选择性吸收涂层，外肋片两侧与竖直方向成固定角度，形成梯形结构。所述玻璃盖板嵌入在外壳内层与外壳外层之间，玻璃盖板下表面中间位置设置于聚光器焦点处。所述防过热板由防过热板控制机构控制，通过防过热板传动机构驱动，实现防过热板的开启与关闭。所述防过热板在腔体两侧或一侧设计，绕防过热板转轴转动，由防过热板控制机构控制，通过防过热板传动机构驱动，防过热板传动机构形式为皮带或齿轮传动，由电机控制。所述防过热板也可以为柔软材料制成，由防过热板控制机构控制开启与关闭，通过防过热板传动机构驱动，防过热板传动机构为皮带或链条形式，以滑轮为支点传动，由电机控制。所述防过热板还可以为卷帘结构，在腔体两侧或一侧设计，所述防过热板传动机构和防过热板控制机构为一个整体的防过热板传动控制机构，在开启状态下，防过热板收缩在防过热板传动控制机构内；在关闭状态下，防过热板伸展遮挡腔体开口。所述防过热板控制机构利用主动式电机控制或者利用被动式热力膨胀驱动来控制防过热板的开启与关闭。所述支架连接件由上下两部分组成，几何形状与吸热体相匹配，支架连接件与腔式吸热器连接处铺设保温材料，支架连接件上下两部分通过螺栓连接。所述腔式吸热器模块化设计，相邻两个吸热器通过螺纹、法兰或焊接连接，借助支架连接件与支架连接，固定于聚光器上。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在腔式吸热器内部设置反射板，以及在吸热管外设置梯形结构外肋片，有效提高腔式吸热器光学效率。通过在吸热管内设计内肋片，有效提高传热效率。通过腔式吸热器吸热体与腔体外壳连接处进行隔热“断桥”处理，利用导热系数较小材质的固定螺栓连接，连接处加装保温隔板，以及在腔体开口处设计玻璃盖板，有效减小向外散热损失。设计常规保温材料与空气夹层或真空层复合保温结构可以减小腔式吸热器尺寸，以减小其暴露在室外空气的面积，减小热损失。在腔式吸热器开口处设计防过热板，可以有效解决腔式吸热器夏季过热问题，而不必像目前常采用的移动聚光器方式，相比之下，本专利技术设计的几种防过热板形式灵活方便。通过与吸热体几何形状相匹配的支架连接件设计，可以有效实现腔式吸热器模块化组装与设计。本专利技术的腔式吸热器具有光学性能高、传热性能好、热损失小、尺寸小、防过热、模块化安装等特点，为太阳能线聚焦集热器进一步大规模推广应用提供了技术支持。附图说明图1是实施例1的腔式吸热器垂直于长度方向剖面图；图2是实施例1的腔式吸热器端部轴测图；图3是腔式吸热器端部支架连接件轴测图；图4是腔式吸热器与抛物面槽式聚光器连接轴测图；图5是腔式吸热器集热剖面图；图6是实施例1的腔式吸热器打开状态剖面图；图7是实施例2的腔式吸热器轴测图；图8是实施例2腔式吸热器打开状态剖面图；图9是实施例2腔式吸热器关闭状态剖面图；图10是实施例3腔式吸热器打开状态剖面图；图11是实施例3腔式吸热器关闭状态剖面图；图中：1、吸热管，2、内肋片，3、外肋片，4、固定螺栓，5、保温隔板，6、保温层，7、外壳内层，8、空气夹层或真空层，9、外壳外层，10、玻璃盖板，11、反射板，12、支架连接件，13a、实施例1中防过热板，13b、实施例2中防过热板，13c、实施例3中防过热板，14、反射涂层，15、防过热板转轴，16a、实施例1中防过热板传动机构，16b、实施例2中防过热板传动机构，17a、实施例1中防过热板控制机构，17b、实施例2中防过热板控制机构，17c、实施例3中防过热板传动控制机构。具体实施方式以下参照附图和实施例对本专利技术的结构做进一步描述。实施例1如图1-2所示，本专利技术为应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，包括吸热体和腔体外壳，所述吸热体包括吸热管1，内肋片2，外肋片3三部分，吸热管1、内肋片2、外肋片3为金属材质，吸热管1为圆管，内部流动有传热工质，吸热管1内设有内肋片2以增强传热，吸热管壁与外肋片3表面涂有选择性吸收涂层(吸收率大，发射率小)，共同吸收进入腔体的太阳光，将热量传递给传热工质。外肋片3两侧与竖直方向成固定角度(面向腔体开口方向)，形成梯形结构。腔式吸热器吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，包括吸热体和腔体外壳，其特征在于，所述吸热体包括吸热管，内肋片，外肋片三部分，外肋片与腔体外壳通过导热系数较小材质的固定螺栓连接，连接处加装保温隔板，腔体外壳由外壳内层、空气夹层或真空层、外壳外层三部分组成，吸热体与外壳内层之间设有保温层，腔体开口处设有玻璃盖板，腔体开口内部两侧设有反射板，反射板与竖直方向成固定角度，面向吸热管，形成上宽下窄的梯形结构，腔体底部设有防过热板，防过热板下表面涂有反射涂层，腔式吸热器借助支架连接件与支架连接，固定于聚光器上。

【技术特征摘要】
1.一种应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，包括吸热体和腔体外壳，其特征在于，
所述吸热体包括吸热管，内肋片，外肋片三部分，外肋片与腔体外壳通过导热系数较小材质
的固定螺栓连接，连接处加装保温隔板，腔体外壳由外壳内层、空气夹层或真空层、外壳外
层三部分组成，吸热体与外壳内层之间设有保温层，腔体开口处设有玻璃盖板，腔体开口内
部两侧设有反射板，反射板与竖直方向成固定角度，面向吸热管，形成上宽下窄的梯形结构，
腔体底部设有防过热板，防过热板下表面涂有反射涂层，腔式吸热器借助支架连接件与支架
连接，固定于聚光器上。
2.根据权利要求1所述的应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，其特征在于，所述
吸热管、内肋片、外肋片为金属材质，吸热管为圆管，内部流动有传热工质，吸热管内设有
内肋片，吸热管壁与外肋片表面涂有选择性吸收涂层，外肋片两侧与竖直方向成固定角度，
形成梯形结构。
3.根据权利要求1所述的应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，其特征在于，所述
玻璃盖板嵌入在外壳内层与外壳外层之间，玻璃盖板下表面中间位置设置于聚光器焦点处。
4.根据权利要求1所述的应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，其特征在于，所述
防过热板由防过热板控制机构控制，通过防过热板传动机构驱动，实现防过热板的开启与关
闭。
5.根据权利要求4所述的应用于太阳能线聚焦集热器的腔式吸热器，其特征在于，所述
防过热板在腔体两侧或一侧设计，绕防过热板...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宏博，由世俊，张欢，叶天震，郑雪晶，刘敏章，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12