一种内腔形状可调的太阳能腔体热接收器制造技术

本发明专利技术公开了一种内腔形状可调的太阳能腔体热接收器，由支撑底板、保温筒体、吸热器和石英玻璃组成。支撑底板开有呈十字形布置的四个导槽，各导槽内安有滑块；滑块两侧分别设有凸起的圆柱销轴和带螺纹孔的凸台，丝杆与同一直线的两个滑块进行螺纹配合，丝杆一端与电动机输出轴固定连接；吸热器由四块吸热体围成一个接收太阳光的内腔结构，它是依次通过各吸热体首尾侧的销筒与对应滑块的销轴进行铰接连接而成；电动机由控制器根据气候站反馈的环境参数实施控制，驱动滑块并带动吸热体来调节吸热体所围内腔的几何形状，以适应聚焦能流分布和服役环境的复杂动态变化，简单且低成本的提升太阳能热接收器安全、可靠与高效的光

【技术实现步骤摘要】
一种内腔形状可调的太阳能腔体热接收器


[0001]本专利技术属于太阳能聚光热利用领域，涉及一种太阳能腔体热接收器，尤其是一种内腔形状可调的太阳能热接收器。

技术介绍

[0002]太阳能是清洁环保和分布广泛的可再生能源，开发和利用太阳能进行高品位供热或热发电是实现人类可持续发展的重要途径之一。上述技术的实现通常是采用大面积反射镜面聚光器将低密度太阳光能聚集在一个小型腔体热接收器内，被接收器内的吸热体吸收，进而加热接收器中吸热体的流道中的传热工质，实现太阳光能到工质热能的转换，通过这些热工质可对外进行供热，或者再利用其驱动热机（蒸汽涡轮发动机或斯特林热机）做功带动发电机，从而产生电力。可以看到，不管是中高温供热还是高品位的太阳能热发电，太阳能热接收器始终是太阳能热利用领域的核心装置，为了减少光学损失和热损失，通常采用腔体结构形式的接收器，而且还会在接收器的光能接收口位置安装石英玻璃，进一步减少其对流热损失和辐射热损失。
[0003]当前，在高倍聚光太阳能热利用领域广泛使用金属盘管作为吸热体的热接收器，它是将金属管盘绕或弯折成一个腔体结构，例如圆柱形腔体接收器通常由金属铜管按螺旋状盘绕而成，再外侧包裹保温材料。这些太阳能腔体接收器在服役运行时，其内部的吸热体结构参数和几何形状是不可变动的，它对外界复杂变化的聚焦能流密度分布和服役工况无法很好适应，通常会出现高温烧蚀、烧穿管壁或局部高温导致流道内传热工质分解而热物性退化等问题。例如，在塔式聚光热发电中，由于太阳位置和太阳直射辐照强度（DNI）的时刻变化，聚光器（定日镜）聚集太阳光到固定几何腔体接收器表面的能流分布也时刻变化，可能产生高能密度区域而产生高温问题。又如，碟式/斯特林太阳能热发电系统，由于斯特林热机热利用量有上限，当DNI大于设计点DNI时，吸热体会由于换热不及时或换热量限制而导致温度过高，尤其是碟式系统中腔体接收器内吸热体表面的能流密度分布本来就非常不均匀，此时这些局部高能流峰值区域的温度会非常高可能烧穿吸热体的管壁，所以专利技术一种吸热体内腔几何结构可调节的太阳能腔体热接收器尤为重要，以适应太阳能聚光热利用系统服役运行及聚焦能流分布的复杂动态变化，实现安全、可靠和高效的光
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热转换。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、操作方便、安全可靠的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器；它能根据服役工况参数调节接收器中吸热体所围内腔的几何形状，以适应太阳能聚光热利用系统服役运行及聚焦能流分布的复杂动态变化，实现太阳能热接收器的安全、可靠和高效的光
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热转换。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种内腔形状可调的太阳能腔体热接收器，包括支撑底板、固定在支撑底板上并与其构成空腔的保温筒体、安装在该空腔中吸收太阳光来加传热工质的吸热器、石英玻璃；保温筒体前端设有带圆孔的封板，该圆孔位置安装有石英玻
璃，太阳光透过该石英玻璃后到达吸热器表面；所述支撑底板开有呈十字形布置的四条长形的导槽，各导槽内安装有滑块；滑块朝向石英玻璃的前表面设有凸起的圆柱销轴，滑块的后表面设有大于导槽尺寸的凸台，该凸台沿其滑动方向设有螺纹通孔；取同一直线方向运动的两个滑块通过丝杆与其螺纹孔配合进行串行连接，丝杆的一端与电动机的输出轴固定连接；所述吸热器由四块吸热体构成，依次通过各吸热体首尾侧的销筒与对应滑块的销轴进行铰接连接，围成一个用于接收太阳光的内腔结构；电动机由控制器根据气候站监测反馈的环境参数进行相应控制，驱动滑块并带动吸热体运动来调节吸热体所围内腔的几何形状。
[0006]上述的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器中，所述吸热体由吸收太阳光并内部带有流道的吸光板、焊接在吸光板上不吸收太阳光的外表面的带储热工质的储热体和位于储热体外表面的保温体组成；该吸光板上吸收太阳光的内表面是曲面形状或平面形状，该内表面上涂覆有耐高温涂层，该涂层对太阳光吸收率大；该吸光板的两侧面各设有连接板，所述销筒固定在连接板的同端且沿高度方向错位设置；所述流道沿吸光板的高度方向呈蛇形折转的连通布置，传热工质从吸光板底部一侧的工质流入管流入，并从底部另一侧的工质流出管流出。
[0007]上述的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器中，所述吸热器中的传热工质从某个吸热体的工质流入管流入，最终从与其相邻的吸热体的工质流出管进行流出，两者之间的各吸热体的工质流入管和工质流出管依次通过金属软管连通，形成一个完整的工质流动回路。
[0008]上述的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器中，所述保温筒体前端封板的圆孔沿保温筒体的高度方向的投影形状在吸热体所围内腔的截面形状之内。
[0009]上述的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器中，所述保温筒体与吸热体所夹环形间隙内填充有颗粒状的保温材料。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术将位于保温筒体内的吸热器划分成多块吸热体，并依次通过各吸热体首尾侧的销筒与对应滑块的销轴进行铰接连接，围成一个用于接收太阳光的内腔结构；并根据根据气候站监测反馈的环境参数控制电动机来驱动丝杆带动滑块使吸热体运动，以此来调节吸热体所围内腔的几何形状，能有效适应太阳能聚光热利用系统服役时聚焦能流分布复杂动态变化，而且调节吸热体内腔几何形状还可以起到减小其对流和辐射损失的有益效果，实现太阳能热接收器的安全、可靠和高效的光
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热转换。
[0011]本专利技术的太阳能热接收器中吸热体的几何形状可动态变化，服役过程中可通过控制电动机的往复正反转使吸热器几何结构进行往复动态变化，可以实现吸热器表面的聚焦能量分布的动态均匀化，而且吸热器动态运动能提升其内部传热工质的湍流强度，可有效提升吸热器的光热转换效率。
[0012]本专利技术的太阳能热接收器中吸热器由模块化的吸热体铰接而成，使用过程中可就某块损坏的吸热体进行快速、方便且低成本的更换，该接收器具有模块化、低成本、方便维护的优点。而且，可以通过组合任意曲面形状的吸热体构成复合内腔几何形状的吸热器，以适应不同几何形状的太阳能聚光器聚集的太阳光能分布。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的腔体热接收器的实施例1的结构示意图。
[0014]图2为图1拆除保温筒体后的后侧视图。
[0015]图3为图2的俯视图。
[0016]图4为本专利技术的腔体热接收器中吸光板的俯视图。
[0017]图5为图3中吸光板的轴测视图。
[0018]图6为本专利技术的腔体热接收器中吸热体的实施例2的俯视图。
[0019]图7为本专利技术的腔体热接收器中吸热体的实施例3的俯视图。
[0020]图中：1—保温筒体；2—支撑底板；201—导槽；3—滑块；4—丝杆；5—电动机；6—吸热器；601、602、603、604—换热体；7—销筒；8—储热体；9—保温体；10—连接板；11—流道；12—控制器；13—气候站；14—吸光板；15—平面吸热器；16—工质流入管；17—工质流出管。
具体实施方式
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内腔形状可调的太阳能腔体热接收器，包括支撑底板、固定在支撑底板上并与其构成空腔的保温筒体、安装在该空腔中吸收太阳光来加传热工质的吸热器、石英玻璃；保温筒体前端设有带圆孔的封板，该圆孔位置安装有石英玻璃，太阳光透过该石英玻璃后到达吸热器表面；其特征在于：所述支撑底板开有呈十字形布置的四条长形的导槽，各导槽内安装有滑块；滑块朝向石英玻璃的前表面设有凸起的圆柱销轴，滑块的后表面设有大于导槽尺寸的凸台，该凸台沿其滑动方向设有螺纹通孔；取同一直线方向运动的两个滑块通过丝杆与其螺纹孔配合进行串行连接，丝杆的一端与电动机的输出轴固定连接；所述吸热器由四块吸热体构成，依次通过各吸热体首尾侧的销筒与对应滑块的销轴进行铰接连接，围成一个用于接收太阳光的内腔结构；电动机由控制器根据气候站监测反馈的环境参数进行相应控制，驱动滑块并带动吸热体运动来调节吸热体所围内腔的几何形状。2.根据权利要求1所述的内腔形状可调的太阳能腔体热接收器，其特征是：所述吸热体由吸收太阳光并内部带有流道的吸光板、焊接在吸光板上不吸收太阳光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜健，谢欣旖，聂笃忠，田勇，刘永祥，李乐，唐俊豪，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：