用含吸光介质的流体将光转化为热加以利用的方法技术

用含吸光介质的流体将光转化为热加以利用的方法，属光辐射能热利用技术领域。通过向工作流体内添加光吸收介质，使工作流体与光吸收介质共同构成对光能起吸收作用的混合体，完成在工作流体内使光能完全或部分转化成热能并高效传递给工作流体的任务。本发明专利技术可用于光热锅炉、废光热的回收、家用太阳能热水器、太阳能蒸发器、太阳能海水淡化装置、太阳能空调等方面，使包括太阳能在内的光能得到简便、廉价、高效的应用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用含吸光介质的工作流体将光辐射能转化为热能并加以利用的方法，属光辐射能热利用
在现有的光能热利用技术中，主要是太阳能的热利用，采用对阳光有吸收作用的固体材料或在固体表面用吸光介质生成光热转化层的方法吸收阳光并将其转化为热，再通过固体的热传导作用将热量传递给水或其它工作液体加以利用。CN2132952、CN2149589表述的太阳能热水器采用的是对阳光有吸收作用的固体材料吸热方法；CN2210361、CN2267439、CN1198808采用的是在固体材料表面生成光热转化层的吸热方法。这类方法对光能的吸收转化主要在固体表面进行，在热能由固体表面向工作液体的传递过程中，要克服固体壁面及液体边界层的热阻，使高温的吸热表面与低温的工作液体间产生较大温差，这种温差使吸热表面的对外热辐射增大。在选择吸热表面材料时，高吸光系数是主要标准，同时也使发射系数提高，这些都导致热损失增加；而材料及相界面的热阻又导致这类太阳能利用装置的传热效率偏低；两种因素共同决定这类装置的总体效率较低。这类太阳能装置的吸热壁面必须与工作液体良好接触方能正常工作，否则将因吸热面产生的热量不能迅速传递出去而导致装置工作不正常甚至损毁。在解决这些矛盾时，又使这类装置的复杂程度提高，导致安装、使用、维护不便，价格偏高，限制了它们的推广使用。本专利技术的目的在于找出一种将光能在工作流体内转化成热能并高效传递给工作流体的方法，使包括太阳能在内的光能得到简便、廉价、高效和多领域的利用。本专利技术的目的是采用具有吸光特性的工作流体或通过向工作流体内添加光吸收介质，使工作流体与光吸收介质共同构成对光能起吸收作用的混合体，完成在工作流体内使光能完全或部分转化成热能并高效传递给工作流体的任务。本专利技术所采用的工作流体可以是纯净的气体、液体，也可以是气体与气体、液体与液体、气体与液体、气体与固体、液体与固体、气体与液体与固体的组合所形成的具有流动特性的物质；其自身可以是吸光的，也可以是不吸光的。本专利技术所添加的吸光介质可以是自身即具有吸光特性，也可以是与工作流体作用后才共同具有吸光特性的物质；吸光介质可以仅添加一种，也可以同时添加多种，当工作流体自身吸光特性已满足需要时，也可以不加；为保持吸光介质在工作流体中的稳定，可以在添加吸光介质的同时添加其它助剂；吸光介质在工作流体中的形态可以是完全互溶的，也可以是部分互溶的或完全不互溶的；吸光介质的密度可大于、等于或小于工作流体的密度；吸光介质在工作流体中可以是流动的，也可以是固定的；可以以连续相存在，也可以以分散相形式存在；当吸光介质为固体时，其形状与大小可以是任意的。吸光介质与工作流体共同构成的物系仍具有完全或部分流动特性；对光能的吸收可以是选择性的，也可以是完全的；对光能的吸收可以是在低温条件下进行的，也可以在高温条件下进行的，或可同时在高温或低温条件下进行的。本专利技术可转换为热能的光能包括微波、红外线、可见光、紫外线或由它们以任意比例组成的混合光。在应用本专利技术的方法时，可以用透光或部分透光的隔热或不隔热材料制作容器，将含吸光介质的工作流体置于其中。光转化成的热可以积蓄起来使用，也可以通过换热器将热量随时取走使用，还可以利用直接将光线作用于含吸光介质的工作流体中所产生的热效应。制作容器的材料可以是单层的，也可以是多层的，还可以是发泡的；材料为多层结构时，夹层中可以是抽真空或充入物质的。由于本专利技术采用添加了吸光介质的工作流体将光辐射能转化为热能，热量的传递过程发生在流体内部，不存在外壁面向工作流体传热的热阻，使光转换成的热无损失地传给了工作流体，传热效率达到了最高；由于传热过程发生在工作流体内部，使工作流体与容器外壁面的温差呈内高外低的负值，加之容器外壁不存在具有高吸光、高发射系数的涂层，使工作流体通过容器外壁产生热辐射而导致的热损失降低到最少；这两种因素共同决定本专利技术方法的总体热效率最高。本专利技术方法不依赖壁面与工作流体的直接接触传热，因此在壁面与流体接触不好时仍可正常工作；含吸光介质的工作流体不存在时，光热转换过程即终止，不会因此发生壁面飞温导致装置发生故障。本专利技术的方法可以在不同领域中用多种方法实施，如工业废光热的回收，家用太阳能热水器、太阳能蒸发器、太阳能海水淡化装置、太阳能锅炉等。现以实例说明如下实施例1用本专利技术构成光辐射能导热油炉。本装置所接受的光辐射能是太阳光或人工光热源产生的光热辐射；集热器采用透光玻璃排管取代金属或镀膜玻璃排管，为了保温，透光玻璃排管还可以采用真空夹套形式；工作流体采用导热油，吸光介质采用油溶性耐晒黑染料。工作过程如下循环流动的被染黑的导热油通过透明玻璃管排时，吸收光源的辐射能并将其转化为热能，使自身温度升高，将热能以显热形式贮存起来；当导热油流出透明玻璃管排时，加热过程终止；被升温了的导热油循环至热交换器或其它热利用装置取走热量加以利用；取走了热量的导热油再进入下一循环去吸收光能。实施例2用本专利技术构成太阳能盐卤定浓度浓缩蒸发器。在一敞口的容器中放入待蒸发的工作流体盐卤，加入的吸光介质是黑色塑料颗粒，粒径分布为0.1-3毫米，密度用添加剂连续可调；本装置容器器壁是土质的，形状为矩形。工作过程如下当盐卤与黑色塑料吸光颗粒混合时，吸光颗粒因密度大而沉入卤池底部。在阳光照射条件下，光线直达池底，被吸光颗粒转化为热能并传递给盐卤，使盐卤升温，加速表面的蒸发过程；随着盐卤中水分的蒸发，盐卤密度逐步提高，当达到吸光颗粒的密度时，吸光颗粒开始悬浮于盐卤中，指示盐卤被蒸发至特定浓度；随着蒸发的进一步进行，盐卤密度开始大于吸光颗粒密度，颗粒漂浮到盐卤表面，使光热转换过程在卤层表面发生，产生的热量主要以热传导及热辐射形式逸入空气，盐卤在指定浓度上不再被浓缩。再经过固液分离，即可获指定浓度的盐卤。权利要求1.一种，用含吸光介质的工作流体将光辐射能转化为热能并加以利用，其特征在于采用具有吸光特性的工作流体或通过工作流体内添加光吸收介质，使工作流体与光吸收介质共同构成对光能起吸收作用的混合体，完成在工作流体内使光能完全或部分转化成热能并高效传递给工作流体的任务。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所采用的工作流体可以是纯净的气体、液体，也可以是气体与气体、液体与液体、液体与固体、气体与液体、气体与固体、气体与液体与固体的组合所形成的具有流动特性的物质；其自身可以是吸光的，也可以是不吸光的。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所添加的吸光介质可以是自身即具有吸光特性，也可以是与工作流体作用后才共同具有吸光特性的物质；吸光介质可以仅添加一种，也可以同时添加多种，当工作流体自身吸光特性已满足需要时，也可以不加；为保持吸光介质在工作流体中的稳定，可以在添加吸光介质的同时添加其它助剂；吸光介质在工作流体中的形态可以是完全互溶的，也可以是部分互溶的或完全不互溶的；吸光介质的密度可大于、等于或小于工作流体的密度；吸光介质在工作流体中可以是流动的，也可以是固定的；可以以连续相存在，也可以以分散相形式存在；当吸光介质为固体时，其形状与大小可以是任意的。4.根据权利要求1所述的，其特征在于吸光介质与工作流体共同构成的物系仍具有完全或部分流动特性；对光能的吸收可以是选择性的，也可以是完全的；对光能的吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用含吸光介质的流体将光转化为热加以利用的方法，用含吸光介质的工作流体将光辐射能转化为热能并加以利用，其特征在于采用具有吸光特性的工作流体或通过工作流体内添加光吸收介质，使工作流体与光吸收介质共同构成对光能起吸收作用的混合体，完成在工作流体内使光能完全或部分转化成热能并高效传递给工作流体的任务。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王一平，
申请(专利权)人：王一平，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]