一种三热复合容积式太阳能吸热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种三热复合容积式太阳能吸热器，其主要由壳体、氟化钙制成的光学窗口、冷管、高温盘管、中温盘管、低温盘管、多张翅片、高温输出管、中温输出管和低温输出管构成。翅片通过冷管安装于壳体内，而高温盘管、中温盘管和低温盘管均安装于翅片，且高温盘管、中温盘管和低温盘管自远离光学窗口的方向依次分布，则位于高温盘管、中温盘管和低温盘管中的冷液会吸收不同的热量，从而得到三种不同温度的流体，以供后续设备使用。同时高温盘管、中温盘管、低温盘管和翅片在壳体内形成迷宫效果，使进入壳体内的太阳光不易反射出去，减少了辐射热损和对流热损，保证太阳能被充分吸收。

【技术实现步骤摘要】
一种三热复合容积式太阳能吸热器
本技术涉及太阳能吸热器技术，具体涉及一种三热复合容积式太阳能吸热器。
技术介绍
能源是社会发展进步的动力，而现今地球上的化石能源不断减少，人类对能源的需求量越来越高。为应对日益严重的能源短缺和环境污染问题，人类将发展目光转向对可再生能源的开发和利用中。以“能源、环境、发展”为时代的主题，科学合理地开发和利用新能源，维护生态环境安全和人类社会的可持续发展已成为能源利用发展的新趋势。太阳能作为一种清洁、无污染、分布广泛且成本低廉的可再生能源，日益受到人们的关注。目前对于太阳能利用的方法主要包括光热转换、光电转换以及光化学转换三种方式。其中，太阳能的光热转换是将低温度的太阳辐射通过太阳聚光器进行高倍聚集，形成高热流密度的辐射热能，再通过高温热能转换装置将高聚光比太阳辐射转换为高温热能。太阳能的高温热利用是太阳能光热利用技术发展的趋势之一，太阳能高温转换技术涉及光谱能量聚集和传输、高密度能量转换装置内热辐射、导热、对流等多种物理过程耦合问题，是目前国际太阳能研究领域的前沿。利用聚光器将太阳光聚集，通过太阳能吸热器把太阳能传给换热工质，最终通过热动力装置可实现太阳能池热发电。太阳能热发电系统主要包括非聚焦式和聚焦式两大类，其中非聚焦式系统主要有太阳能热气流发电和太阳能池热发电两种，聚焦式系统根据所用太阳能聚光器的不同分为槽式、塔式和碟式三种。其中，碟式太阳能聚光器主要由旋转抛物面反射镜、吸热器、跟踪装置以及热功转换装置组成，装置功率较小，可适用于分布式能源系统。太阳能吸热器是将聚集的太阳能转换成换热工质的热能，其吸热效率的高低是影响太阳能发电系统能量利用率的重要因素。太阳能吸热器分容积式和表面式两种类型，其中容积式吸热器采用多孔材料作为换热工质，大大提高了换热面积，具有质量轻、换热效率高等优点。朗肯循环在卡诺循环的基础上，控制工质加热到饱和蒸汽后继续进行一段时间的加热，使其达到过热，再送入汽轮机做功。同时在凝汽器中将工质冷却到饱和水状态后，略微升压预热，再送回加热器加热。工质可在热力设备中不断地进行吸热、膨胀、放热、压缩等四个过程，使热能转变为机械能。常用光学窗口制备材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英、红外级氟化钙等，根据许蓝云等的研究，采用坩埚下降法，可制备达到在红外波段范围内透过率大于90％且比较稳定，在紫外-中红外波段范围内，折射率变化率很小的CaF2晶体，光线反射损失较少。总体而言，目前太阳能吸热器种类繁多，但光热转化效率不高，且制造工艺复杂，成本较高，规模化生产还未普及，不能进行大规模应用。如何减少太阳能转换过程热损，实现太阳能高效储存及热发电技术的广泛应用是当前太阳能热发电技术发展、研究的关键。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种三热复合容积式太阳能吸热器。此三热复合容积式太阳能吸热器使光线不易反射出去产，有利于充分吸收太阳能。本技术的目的通过以下的技术方案实现：本三热复合容积式太阳能吸热器，包括壳体、氟化钙制成的光学窗口、冷管、高温盘管、中温盘管、低温盘管、多张翅片、高温输出管、中温输出管和低温输出管；所述光学窗口安装于壳体的一端，所述冷管安装壳体内，且所述冷管的一端伸出壳体的一端外侧；多张翅片固定于冷管的外壁，且多张翅片相对于冷管的轴线圆周均分布，多张翅片均位于壳体内；所述高温盘管、中温盘管和低温盘管均安装于翅片，且所述高温盘管、中温盘管和低温盘管自远离光学窗口的方向分布；所述高温盘管的一端通过高温分流器与冷管连接，所述高温盘管的另一端通过高温汇流器与高温输出管的一端连接，所述高温分流器和高温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述中温盘管的一端通过中温分流器与冷管连接，所述中温盘管的另一端通过中温汇流器与中温输出管的一端连接，所述中温分流器和中温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述低温盘管的一端通过低温分流器与冷管连接，所述低温盘管的另一端通过低温汇流器与低温输出管的一端连接，所述低温分流器和低温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述高温输出管的另一端、中温输出管的另一端和低温输出管的另一端均伸出壳体的另一端；所述壳体的内壁面、翅片的外表面、高温盘管的外表面、中温盘管的外表面和低温盘管的外表面均设有用于吸收太阳能的涂料层。优选的，所述壳体具有双层结构，且所述壳体的内层和外层之间填充有绝热材料。优选的，所述壳体包括两个对称的半壳体，此两个半壳体通过螺栓连接。优选的，所述冷管包括弯管部和直管部，所述弯管部的一端伸出壳体的一端外则，所述弯管部的另一端与直管部连接，此直管部的轴线与壳体的中心轴位于同一直线上，所述光学窗口安装于壳体一端的中心。优选的，所述涂料层由酞菁绿和铁铜复合氧化物制成。优选的，所述冷管的另一端端面为封闭结构，且所述冷管的另一端的端面与其相对的壳体的内壁之间的距离大于或等于50mm。优选的，所述的三热复合容积式太阳能吸热器还包括环形支承，所述环形支承的外端曲面与壳体的内壁连接，所述环形支承的中心与冷管连接。优选的，所述冷管的外壁设有高温支管，所述高温分流器呈圆环状，所述高温分流器的内侧设有与高温支管匹配的高温入口；所述高温分流器套接于冷管，且所述高温支管与高温入口连接；所述高温支管的右则设有与高温盘管数量相等的第一高温开口，此第一高温开口与高温盘管的一端连接；优选的，所述高温汇流器呈圆环状，所述高温汇流器的左侧设有与高温盘管数量相等的第二高温开口，此第二高温开口与高温盘管的另一端连接，所述高温汇流器的右侧与高温输出管连接。优选的，所述冷管的外壁设有中温支管，所述中温分流器呈圆环状，所述中温分流器的内侧设有与中温支管匹配的中温入口；所述中温分流器套接于冷管，且所述中温支管与中温入口连接；所述中温支管的右则设有与中温盘管数量相等的第一中温开口，此第一中温开口与中温盘管的一端连接；优选的，所述中温汇流器呈圆环状，所述中温汇流器的左侧设有与中温盘管数量相等的第二中温开口，此第二中温开口与中温盘管的另一端连接，所述中温汇流器的右侧与中温输出管连接。优选的，所述冷管的外壁设有低温支管，所述低温分流器呈圆环状，所述低温分流器的内侧设有与低温支管匹配的低温入口；所述低温分流器套接于冷管，且所述低温支管与低温入口连接；所述低温支管的右则设有与低温盘管数量相等的第一低温开口，此第一低温开口与低温盘管的一端连接；优选的，所述低温汇流器呈圆环状，所述低温汇流器的左侧设有与低温盘管数量相等的第二低温开口，此第二低温开口与低温盘管的另一端连接，所述低温汇流器的右侧与低温输出管连接。本技术相对于现有技术具有如下的优点：1、光线捕捉及透过能力强。本技术的光学窗口采用氟化钙制成，具有较强的光谱选择性与透过性，对占据太阳光谱总能量高达95％以上的0.3～3μm波段的光线具有90％以上的透过率，对3μm以上波段的光谱透过率极小，减少了换热装置的辐射热损和对流热损。2、辐射热损和对流热损小。本技术仅有一光学窗口与外界直接相通，内部空气不与外界进行对流。使入射光线进入腔体后，易被涂布在吸热器内壁及翅片盘管组件上由酞菁绿和铁铜复合氧化物制成的涂料层吸收，盘管(即高温盘管、中温盘管和低温盘管)通过翅片安装于壳体内，以使壳体内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：包括壳体、氟化钙制成的光学窗口、冷管、高温盘管、中温盘管、低温盘管、多张翅片、高温输出管、中温输出管和低温输出管；所述光学窗口安装于壳体的一端，所述冷管安装壳体内，且所述冷管的一端伸出壳体的一端外侧；多张翅片固定于冷管的外壁，且多张翅片相对于冷管的轴线圆周均分布，多张翅片均位于壳体内；所述高温盘管、中温盘管和低温盘管均安装于翅片，且所述高温盘管、中温盘管和低温盘管自远离光学窗口的方向分布；所述高温盘管的一端通过高温分流器与冷管连接，所述高温盘管的另一端通过高温汇流器与高温输出管的一端连接，所述高温分流器和高温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述中温盘管的一端通过中温分流器与冷管连接，所述中温盘管的另一端通过中温汇流器与中温输出管的一端连接，所述中温分流器和中温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述低温盘管的一端通过低温分流器与冷管连接，所述低温盘管的另一端通过低温汇流器与低温输出管的一端连接，所述低温分流器和低温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述高温输出管的另一端、中温输出管的另一端和低温输出管的另一端均伸出壳体的另一端；所述壳体的内壁面、翅片的外表面、高温盘管的外表面、中温盘管的外表面和低温盘管的外表面均设有用于吸收太阳能的涂料层。...

【技术特征摘要】
1.一种三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：包括壳体、氟化钙制成的光学窗口、冷管、高温盘管、中温盘管、低温盘管、多张翅片、高温输出管、中温输出管和低温输出管；所述光学窗口安装于壳体的一端，所述冷管安装壳体内，且所述冷管的一端伸出壳体的一端外侧；多张翅片固定于冷管的外壁，且多张翅片相对于冷管的轴线圆周均分布，多张翅片均位于壳体内；所述高温盘管、中温盘管和低温盘管均安装于翅片，且所述高温盘管、中温盘管和低温盘管自远离光学窗口的方向分布；所述高温盘管的一端通过高温分流器与冷管连接，所述高温盘管的另一端通过高温汇流器与高温输出管的一端连接，所述高温分流器和高温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述中温盘管的一端通过中温分流器与冷管连接，所述中温盘管的另一端通过中温汇流器与中温输出管的一端连接，所述中温分流器和中温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述低温盘管的一端通过低温分流器与冷管连接，所述低温盘管的另一端通过低温汇流器与低温输出管的一端连接，所述低温分流器和低温汇流器沿冷管内的介质流动方向分布；所述高温输出管的另一端、中温输出管的另一端和低温输出管的另一端均伸出壳体的另一端；所述壳体的内壁面、翅片的外表面、高温盘管的外表面、中温盘管的外表面和低温盘管的外表面均设有用于吸收太阳能的涂料层。2.根据权利要求1所述的三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：所述壳体具有双层结构，且所述壳体的内层和外层之间填充有绝热材料。3.根据权利要求1所述的三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：所述壳体包括两个对称的半壳体，此两个半壳体通过螺栓连接。4.根据权利要求1所述的三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：所述冷管包括弯管部和直管部，所述弯管部的一端伸出壳体的一端外则，所述弯管部的另一端与直管部连接，此直管部的轴线与壳体的中心轴位于同一直线上，所述光学窗口安装于壳体一端的中心。5.根据权利要求1所述的三热复合容积式太阳能吸热器，其特征在于：所述涂料层由酞菁绿和铁铜复合氧化物制成。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙新峰，李钰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44