一种累计液位差控制的环路热管太阳能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种累计温度差控制的环路热管太阳能系统，所述液位感知元件为n个，依次计算当前时间段液位L

【技术实现步骤摘要】
一种累计液位差控制的环路热管太阳能系统


[0001]本专利技术属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能集热器系统。

技术介绍

[0002]随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。
[0003]太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1
×
10 18
kW
·
h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小(每平方米约一千瓦)，而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。
[0004]针对集热器的结构，现有技术已经进行了很多的研发和改进，但是整体来说集热能力不足，而且还存在运行时间长容易结垢问题，影响集热效果。
[0005]无论哪种形式和结构的太阳能集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，集热器的结构对太阳能的吸收起到重要的作用。
[0006]针对上述问题，本专利技术在前面专利技术的基础上进行了改进，提供了一种新的环路热管太阳能集热系统，从而解决热管换热量低及其换热不均匀的问题。
[0007]在应用中发现，太阳能持续集热加热或者晚上不加热会导致内部流体形成稳定性，即流体不再流动或者流动性很少，或者流量稳定，导致集热管振动性能大大减弱，从而影响集热管的除垢以及加热的效率。因此需要对上述太阳能集热器进行改进。本申请人已经对此申请了相关的专利。
[0008]但是，在实践中发现，通过固定性周期性变化来调整管束的振动，会出现滞后性以及周期会出现过长或者过短的情况。因此本专利技术对前面的申请进行了改进，对振动进行智能型控制，从而使得内部的流体能够实现的频繁性的振动，从而实现很好的除垢以及加热效果。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种新式结构的集热装置。该集热装置能够根据参数进行智能控制，提高热利用效果和除垢效果。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种累计液位差控制的环路热管太阳能系统，包括集热装置，所述集热装置包括反射镜和集热管箱，所述集热装置包括除垢阶段，所述采取如下方式运行：在除垢阶段，采取如下方式运行：
[0012]集热管箱内部设置液位检测元件，用于检测下管箱内的流体的液位，所述液位检测元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据；
[0013]所述液位感知元件为n个，依次计算当前时间段液位L
i
与前一时间段液位Q
i-1
的差D
i
＝L
i-Q
i-1
，并对n个液位差D
i
进行算术累计求和当Y的值低于设定阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热；
[0014]Y>0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果Y<0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
[0015]作为优选，所述集热装置包括位于下部的集热管箱、左上管、右上管和放热管组，左上管、右上管位于集热管箱的上部，所述放热管组包括左放热管组和右放热管组，左放热管组与左上管和集热管箱相连通，右放热管组与右上管和集热管箱相连通，从而使得集热管箱、左上管、右上管和放热管组形成加热流体封闭循环，所述放热管组为一个或多个，每个放热管组包括圆弧形的多根放热管，相邻放热管的端部连通，使多根放热管形成串联结构，并且使得放热管的端部形成放热管自由端；集热管箱包括第一管口和第二管口，第一管口连接左放热管组的入口，第二管口连接右放热管组的入口，左放热管组的出口连接左上管，右放热管组的出口连接右上管。
[0016]作为优选，所述左放热管组和右放热管组沿着集热管箱的中部对称。
[0017]作为优选，所述左放热管组的放热管是以左上管的轴线为圆心分布，所述右放热管组的放热管是以右上管的轴线为圆心分布。
[0018]左上管21、右上管22的体积分别是V1，V2，集热箱的体积是V3，集热箱体底部的中点与左上管21、右上管22圆心之间形成的夹角为A，满足如下要求：
[0019](V1+V2)/V3＝a-b*sin(A/2)
2-c*sin(A/2)；其中a,b,c是参数，sin是三角正玄函数，
[0020]0.8490<a<0.8492，0.1302<b<0.1304，0.0020<c<0.0022；作为优选，a＝0.8491，b＝0.1303，c＝0.0021。
[0021]作为优选，集热箱体底部的中点与左上管21、右上管22圆心之间形成的夹角A为40－120度(角度)，优选为80-100度(角度)。
[0022]作为优选，0.72<(V1+V2)/V3<0.85；
[0023]作为优选，放热管的半径优选为10－40mm；优选为15－35mm，进一步优选为20－30mm。
[0024]本专利技术具有如下优点：
[0025]1、本专利技术通过液位感知元件检测的前后时间液位差或者累计液位差，能够通过液位差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当液位差升高到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热管箱进行集热。
[0026]2、本专利技术提出了新式结构的集热装置，该集热装置能够提高集热效果，提高集热管的放热能力，减小能量的耗费。
[0027]3、一种新式结构的集热装置，通过在有限的空间设置更多的放热管组，增加管束的振动范围，从而强化传热，增强除垢。
[0028]4、本专利技术通过流体流动方向上的放热管组管径以及间距分布的设置，可以进一步提高换热效率。
[0029]5、本专利技术通过大量的实验和数值模拟，优化了集热装置的参数的最佳关系，从而实现最优的加热效率。
附图说明：
[0030]图1为本专利技术集热装置的主视图。
[0031]图2-1为本专利技术集热系统的集热主视图。
[0032]图2-2为本专利技术集热系统的不集热主视图。
[0033]图2-3为本专利技术优选的集热装置的集热主视图。
[0034]图2-4为本专利技术优选的集热装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种累计液位差控制的环路热管太阳能系统，包括集热装置，所述集热装置包括反射镜和集热管箱，所述集热装置包括除垢阶段，所述采取如下方式运行：在除垢阶段，采取如下方式运行：集热管箱内部设置液位检测元件，用于检测下管箱内的流体的液位，所述液位检测元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据；所述液位感知元件为n个，依次计算当前时间段液位L
i
与前一时间段液位Q
i-1
的差D
i

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春生，谷潇潇，高超，李言伟，江程，马军，薛于凡，宁文婧，许艳锋，刘元帅，薛丽红，李蒸，韩卓晟，逯晓康，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：