The invention relates to a solar energy porous medium heat absorber with volume effect, which comprises an insulating layer, a quartz glass window, a working medium inlet, a cavity, a porous medium heat absorber core and a conducting channel. The characteristics are as follows: the type of porous media can be selected according to the working requirements of the heat absorber. The structural parameters and surface radiation characteristics of the porous media can be selected and adjusted with the determination of the space position of the highest temperature region of the heat absorber. The working substance entrance is staggered around the cavity. Together with the dome diversion groove at the front end of the heat absorber core of the porous media, swirling flow can be formed, and the quartz glass window can be formed. According to the distribution of incident heat flux, it can be in the form of plane or lens. The invention improves the radiation depth by adjusting the characteristic parameters of porous media, enhances the heat transfer effect of the front end of porous media heat absorber, realizes the volume effect, reduces the radiation loss of the front end, reduces the pressure drop and improves the flow stability.
【技术实现步骤摘要】
一种具有容积效应的太阳能多孔介质吸热器
本专利技术涉及太阳能光热发电用高温空气吸热器
,具体是涉及一种太阳能吸热器。
技术介绍
随着全球能源需求的增加和环境保护的要求,清洁可再生能源的利用受到越来越多的关注。太阳能热发电系统在国际新能源发电系统中占有重要地位,其产物无污染,便于并网,具有很大的发展空间。太阳能吸热器为太阳能热发电系统中的核心部件,其可以吸收镜场汇聚后的太阳能热流,并用来加入流经吸热器的工质,以备发电机组使用。吸热器的集热效率直接影响热发电系统的光电效率,所以提高吸热器的集热效率具有重要意义。容积式吸热器是应用较多的一种吸热器,其通常由各类形式的三维多孔材料构成,具有换热面积大,工质出口温度高的特点,集热效率有很大的提升空间。理论上良好设计的容积式吸热器可以实现容积效应,即吸热器受照前端的固体温度低于吸热器出口温度,最高温度区域出现在吸热器内部,在此种情况下,前端温度低,辐射损失小,集热效率得以较大提升。目前容积式吸热器由于前端消光系数大,外部辐射热流吸收深度较浅,造成前端温度过高,热辐射损失大,未能达到容积效应,限制了集热效率的提高,并且容易发生流动失稳现象。多孔介质吸热器设计要点在于合理的设计消光系数分布以提高入射热流深度,提高对流换热系数以增强换热效果,控制吸热器厚度,降低吸热器进出口压降。在实际的调控过程中,不同参数的调控会相互制约,甚至冲突,比如降低消光系数有利于提高入射深度,但是同时会造成对流换热系数的下降,反而有可能造成局部温度过高,辐射损失增大,所以需要协调调控不同参数,找到较优解。目前传统的多孔介质吸热器没有很好的克服 ...
【技术保护点】
1.一种具有容积效应的太阳能多孔介质吸热器,其特征包括:多孔介质材料吸热芯(1)、石英玻璃辐射窗口(2)、腔体(3)、保温层(4)、工质入口(5)、导流通道(7),所述腔体(3)为可耐受高温和压力的圆柱形腔体,腔体(3)前端安装有石英玻璃辐射窗口(2),腔体(3)内部安装有多孔介质材料吸热芯(1),多孔介质材料吸热芯(1)的外径等于腔体(3)的内径,所述多孔介质材料吸热芯(1)用于吸收辐射热流以及与工质进行热交换,在石英玻璃辐射窗口(2)与多孔介质材料吸热芯(1)之间设置有四个沿圆周交错分布的工质入口(5),可供工质流入,形成的旋流流入多孔介质材料吸热芯(1),腔体(3)后端留有导流通道(7),可供工质流出,保温层(4)位于腔体(3)最外层,用于保温;工作时,经外部镜场汇聚后的辐射热流(6)透过石英玻璃辐射窗口(2)投射到多孔介质材料吸热芯(1),使得多孔介质吸热芯(1)温度升高,同时经过工质入口(5)流入的工质,与多孔介质材料吸热芯(1)进行换热,在多孔介质材料吸热芯(1)末端达到气固温度平衡,经过导流通道(7)流出。
【技术特征摘要】
1.一种具有容积效应的太阳能多孔介质吸热器,其特征包括:多孔介质材料吸热芯(1)、石英玻璃辐射窗口(2)、腔体(3)、保温层(4)、工质入口(5)、导流通道(7),所述腔体(3)为可耐受高温和压力的圆柱形腔体,腔体(3)前端安装有石英玻璃辐射窗口(2),腔体(3)内部安装有多孔介质材料吸热芯(1),多孔介质材料吸热芯(1)的外径等于腔体(3)的内径,所述多孔介质材料吸热芯(1)用于吸收辐射热流以及与工质进行热交换,在石英玻璃辐射窗口(2)与多孔介质材料吸热芯(1)之间设置有四个沿圆周交错分布的工质入口(5),可供工质流入,形成的旋流流入多孔介质材料吸热芯(1),腔体(3)后端留有导流通道(7),可供工质流出,保温层(4)位于腔体(3)最外层,用于保温;工作时,经外部镜场汇聚后的辐射热流(6)透过石英玻璃辐射窗口(2)投射到多孔介质材料吸热芯(1),使得多孔介质吸热芯(1)温度升高,同时经过工质入口(5)流入的工质,与多孔介质材料吸热芯(1)进行换热,在多孔介质材料吸热芯(1)末端达到气固温度平衡,经过导流通道(7)流出。2.根据权利要求1所述的具有容积效应的太阳能多孔介质吸热器,其特征在于:所述多孔介质材料吸热芯(1)结构参数、结构形貌和辐射特性参数可随着空间位置发生渐变或者梯度变化,所述结构参数包括孔隙率、孔径、厚度。3.根据权利要求1所述的具有容积效应的太阳能多孔介质吸热器,其特征在于:所述多孔介质材料吸热芯(1)由受照面开...
【专利技术属性】
技术研发人员:宣益民,朱琪斌,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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