一种热管式固定聚光CPC集热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热管式固定聚光CPC集热系统，包括多个并行设置的聚光集热单元，用于吸收太阳光光谱，产生热能，且将热能传递给冷流体，所述聚光集热单元包括CPC固定聚光板以及位于CPC固定聚光板上的聚光集热器，所述聚光集热器包括：真空玻璃管，用于锁住热能且提高集热系统的能源利用率，所述真空玻璃管内设置有一种高效传热器件即热管传热器件，其一端位于真空玻璃管内吸收热量形成蒸发端，另一端由真空玻璃管中伸出延伸至冷流体内形成冷凝端，所述热管传热器件内填充有工质；所述蒸发端和冷凝端的直径相同，所述热管传热器件水平放置。本发明专利技术提供的固定聚光CPC集热系统，集热效率高、能量利用率高、运行安全可靠无污染。运行安全可靠无污染。运行安全可靠无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种热管式固定聚光CPC集热系统


[0001]本专利技术涉及一种太阳能集热
，更具体地说，涉及一种热管式固定聚光CPC集热系统。

技术介绍

[0002]现在的太阳能分成两类，一种是聚光型，一种是不聚光型，聚光型的太阳能，例如槽式，塔式，碟式，光斑处的集热温度都很高，例如槽式，可以将导热油介质加热到395℃。不聚光的太阳能，就是我们常见的家用真空玻璃管太阳能，平板太阳能，由于没有聚光，吸热介质的温度不高，尤其在冬季，吸热介质很难达到可以洗澡的温度，更谈不上用于工业使用，例如60℃的供热水温，100℃以上的蒸汽使用。
[0003]固定聚光CPC集热器中，能够将热能传递到冷流体的换热结构形式多样，如常规的热管传热器件；带有外翅片的换热管；带外翅片的U型管传热器件；微细通道的板式热管传热器件；螺旋翅片管传热器件等，不过由于受到传统传热方式的影响、结构限制等各方面原因，导致现有换热管存在热利用率低、安全性和可靠性低等缺陷。
[0004]中国专利申请号200480017387.6，专利技术名称为：带有真空接收器和非成像外部反射器的太阳能集热器，这种太阳能集热器包括一个玻璃壳体，该玻璃壳体具有一根设置于其内部的换热管，和一个设置于其外部的光线反射器。其采用的换热管就是U型传热管，吸热流体在U型管内部流动吸收热量，这种流动方式，无法高效利用能源，且冬季有可能产生冻胀的危害。另一方面将铜质热管用于CPC集热系统中，存在如下问题：1、材料价格较贵，成本高；2、材料存在承压能力不够的危险；3、热管本身失效导致传热系统瘫痪；4、没有从本质上解决冷流体是水介质时，严寒冬季环境下，联箱内介质放干的难题。
[0005]又如中国专利申请号201310042121.8，专利技术名称为：采用CPC太阳能聚光集热器的蒸汽发生装置，包括集热器群和蒸汽发生器，以其集热器的介质输入管口及其介质输出管口分别与输入连箱和输出连箱管路连接；在储能箱内有电加热器；在介质输入总管管路上和集热介质换热器的介质输入管路上，均分别设有液泵；换热器是螺旋盘管换热器。然而，其只是侧重于CPC光热集热器组件成的具有产蒸汽功能的系统，对于单一CPC光热集热单元，内部的传热管是螺旋盘管，存在流动阻力大、换热能力差、能量利用不充分等缺点。
[0006]传统的热管，采用的多是蒸发端直径小、长度长，冷凝端直径大，长度短的铜管冷焊方式制备而成，热管内工质在运行和停止时，压力波动较大，在冷焊处易引起热管本身开裂，导致失效。
[0007]另一方面，现有热管式太阳能吸热方式，其热管竖直或倾斜放置，管内流动的吸热介质无法排干，降低光热集热的效率和利用率，在严寒天气，采用水介质循环易出现冻管、炸管现象，联箱内的水介质无法自动排空，降低光热集热的效率和利用率，无法真正推广到寒冷、高海拔地区使用。

技术实现思路

[0008]1.专利技术要解决的技术问题
[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术中由于固定聚光CPC集热器存在的集热效率低、能源利用率低、安全性和可靠性低等的不足，提供一种热管式固定聚光CPC集热系统，采用本专利技术提供的技术方案，集热效率高、能量利用率高、运行安全可靠无污染。
[0010]2.技术方案
[0011]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种热管式固定聚光CPC集热系统，包括多个并行设置的聚光集热单元，用于吸收太阳光光谱，产生热能，且将热能传递给冷流体，所述聚光集热单元包括CPC固定聚光板以及位于CPC固定聚光板上的聚光集热器，所述聚光集热器包括：
[0012]真空玻璃管，用于锁住热能且提高集热系统的能源利用率，所述真空玻璃管内填充有吸热介质；
[0013]热管传热器件，其一端位于真空玻璃管内形成蒸发端，另一端由真空玻璃管中伸出延伸至冷流体内形成冷凝端，所述热管传热器件内充装合适的工质及工质量；
[0014]所述蒸发端和冷凝端的直径相同，
[0015]所述热管传热器件水平放置。
[0016]作为本专利技术更进一步的改进，所述热管传热器件的长度为1.6-2.0m，直径为φ15-25mm，壁厚为0.5-1.5mm。
[0017]作为本专利技术更进一步的改进，所述CPC固定聚光板是以软态铝做成厚度0.25mm的基板，同时粘接高反射率的反光纸制成。
[0018]作为本专利技术更进一步的改进，在CPC固定聚光板的横切面建立xoy坐标系，CPC固定聚光板的横切面由渐开线和抛物线组成，圆O为基圆，Q是抛物线的开口顶点，R是渐开线和抛物线的相交点，Q和R形成的直线与基圆相切。
[0019]作为本专利技术更进一步的改进，所述热管传热器件倾斜设置，倾斜角度为2-3
°
。
[0020]作为本专利技术更进一步的改进，还包括封装聚光集热单元的保温框体，以及盛装冷流体的联箱，所述联箱底部设有排水口，所述保温框体和联箱内均设有隔热保温体。
[0021]作为本专利技术更进一步的改进，所述保温框体的表面设置有可遮盖聚光集热单元的钢化玻璃。
[0022]作为本专利技术更进一步的改进，所述热管传热器件的蒸发端上设置有整体挤压成型的铝翅片。
[0023]作为本专利技术更进一步的改进，所述热管传热器件的壳体材质为304不锈钢。
[0024]作为本专利技术更进一步的改进，所述工质在常压下是液态工质，所述工质为超纯水、甲醇、乙醇或丙酮，所述吸热介质是软化水。
[0025]3.有益效果
[0026]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
[0027]本专利技术提供的热管传热器件的蒸发端和冷凝端为直径相同的一体式热管，受压力波动影响小，可靠性高。同时热管传热器件采用水平放置，克服吸热介质残留的可能性，系统排干，即使在严寒的地区，也不会出现冻坏的现象。联箱是竖直设置的，底部设有排水口，系统能够自动排空，保证联箱内无任何残留水，在冬季严寒的条件下，也不会冻坏；联箱的
自动排空功能，最大限度的提高太阳能光热利用效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术提供的一种热管式固定聚光CPC集热系统结构示意图；
[0029]图2为图1中A-A剖视图；
[0030]图3为现有热管结构示意图；
[0031]图4为热管传热器件竖直放置传热示意图；
[0032]图5为热管传热器件水平放置传热示意图；
[0033]图6为CPC固定聚光板优化的示意图；
[0034]图7为本专利技术提供的固定聚光CPC集热系统的传热模式。
[0035]示意图中的标号说明：
[0036]1、保温框体；2、联箱；11、聚光集热器；111、真空玻璃管；112、热管传热器件；1121、铝翅片；12、CPC固定聚光板；13、钢化玻璃；14、隔热保温体；21、出水口。
具体实施方式
[0037]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。
[0038]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热管式固定聚光CPC集热系统，包括多个并行设置的聚光集热单元，用于吸收太阳光光谱，产生热能，且将热能传递给冷流体，其特征在于：所述聚光集热单元包括CPC固定聚光板以及位于CPC固定聚光板上的聚光集热器，所述聚光集热器包括：真空玻璃管，用于锁住热能且提高集热系统的能源利用率，所述真空玻璃管内填充有吸热介质，所述真空玻璃管内设有高吸收率的吸热膜；热管传热器件，其一端位于真空玻璃管内形成蒸发端，另一端由真空玻璃管中伸出延伸至冷流体内形成冷凝端，所述热管传热器件内充装合适的工质及工质量；所述蒸发端和冷凝端的直径相同；所述热管传热器件水平放置。2.根据权利要求1所述的热管式固定聚光CPC集热系统，其特征在于：所述热管传热器件的长度为1.6-2.0m，直径为φ15-25mm，壁厚为0.5-1.5mm。3.根据权利要求1所述的热管式固定聚光CPC集热系统，其特征在于：所述CPC固定聚光板是以软态铝做成厚度0.25mm的基板，同时粘接高反射率的反光纸制成。4.根据权利要求1所述的热管式固定聚光CPC集热系统，其特征在于：在CPC固定聚光板的横切面建立xoy坐标系，CPC固...

【专利技术属性】
技术研发人员：门冰洁，
申请(专利权)人：门冰洁，
类型：发明
国别省市：