本发明专利技术涉及一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置，装置的热沉面板后面紧贴吸水陶瓷片，吸水陶瓷片后面为背板，吸水陶瓷片与背板之间为空心腔体，形成条形气体通道抽吸烟囱，抽吸烟囱通到散热装置顶端半圆形集汽腔内，半圆形集汽腔外有散热翅片，散热管束分布置于背板后侧，上接集汽腔，下接底部的集水箱，集水箱前部与热沉面板融为一体，后部联接散热管束。从陶瓷孔隙、抽吸烟囱上逸至顶端集汽腔，再到底部集水槽的热沉面板，实现冷却水由底部至顶部的自然循环；底部集水槽、散热热腔、顶部集汽腔和散热管束间维持“水—水蒸气—水”的热力循环。既解决散热系统额外能耗问题，又避免冷却工质的流失浪费，装置造价低廉、维护方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高温散热装置，特别涉及一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置。
技术介绍
近年来，国家对新能源技术宣传推广力度不断加大，太阳能作为一种清洁可再生能源，在国内得到广泛应用。伴随该技术的普及，实际应用中的问题日益凸显，如天气变化频繁，光照强度不稳定等，严重影响设备工作效率及工作寿命，针对此类现象，太阳能聚光电池技术以其更强的适应能力、更稳定的工作效率等优势逐渐受到关注。 太阳能聚光电池发电技术是通过采用聚光技术，以相对廉价的聚光设备代替传统昂贵的大面积太阳能电池板，并将阳光集中照射在聚光电池表面，进行发电的一种技术。经过多年的技术发展与改良，聚光电池的生产成本逐渐降低，光电转换效率不断提高，结合透镜技术的发展，聚光电池的节能优势日益凸显，在相同输出功率前提下，聚光电池能流密度更高、芯片使用更少、初期投资更低，实现了光伏转换高效性与经济性的统一。如2007年，III-V族三结电池的效率已达到40.8%，而且多结电池效率不断提高，在未来几年可望达到50%，相较传统太阳能电池面板约16%左右的转换效率，在技术层面具有革命性意义。目前，聚光透镜的聚光比可达数百乃至数千倍，聚光倍率的增加可大幅提高能流密度，克服光照、气象等不利因素，有效提高电池系统的发电效率，因此，聚光电池生产厂家和研究机构都在为单位面积内更大限度提高聚光倍率而努力。但聚光倍率的增加，产生巨大负面效应，当聚光强度增加到一定幅度时，太阳能聚光电池表面温度急剧增加，导致聚光电池输出功率阶跃性下降。据某科研机构研究验证，对于在短时间内运行的太阳能电池组件，温度每上升l°c，会使电池组输出电量降低O. 2% O. 5%，长期超温运行将导致其整体能力下降，缩减电池寿命。电池高温、超温问题不只影响输出功率，因聚光透镜多为点、线式聚焦，且受光照稳定性和气象因素影响，聚光常会造成电池表面偶发性超温和高温分布不均等现象，一方面高温会超越电池安全运行温度，直接烧毁电池；另一方面，热偏差产生的强热应力会破坏电池芯片，导致散热背板结构变形，因此解决聚光电池高温热点问题具有重要研究价值。面对高温难题，不同厂家和研究机构提出了多种解决方法，主要分为以下几类 (I)主动散热方式主要通过在电池背板增加散热翅片实现，翅片可有效提高电池背板热沉，扩展散热面积，经合理优化散热器结构可缓解聚光电池高温问题，但该方式受气象条件影响严重，又因散热效果受对流面积影响，若翅片体积受设备制约，则散热效果下降，难以满足高温散热需求。(2)被动散热方式主要通过增加辅助设备实现，常见方式为增加散热风扇或冷水喷淋系统。此类装置虽散热效果明显，但驱动风扇和管路水泵均需耗费电能，严重影响太阳能电池输出功率，且冷却水无回收和控流系统，影响设备运行经济与安全性，不适宜广泛推广应用。综上所述，国内在解决太阳能聚光光伏系统散热问题方面存在技术障碍，市场需要一款散热效果优良、成本低廉且适用广泛的“热点”散热装置。查阅相关专利授权情况来看 (I)山东省济南市天桥区丁建东专利技术的“自散热太阳能电池装置”，专利号201020189301.此专利技术装置要点为在电池板背面粘接散热金属翅片，通过自然通风对流传热保持电池板安全运行温度，该装置优点结构简单，但通风对流模式热量散失有限，故适用于低温面板系统，无法满足聚光高温热点散热要求。(2)中国冶金矿业鞍山冶金设计研究院有限责任公司王靖文专利技术的“一种自动循环水冷式散热装置”，专利号201120355549。此专利技术提出了利用吸热后密度差异实现冷却水自然循环制冷的概念，虽然该专利技术可以达到水冷效果，但无相变情况下单一依赖密度差异实现循环，散热效果和循环效果均较差，又因装置结构复杂，体积较大，严重影响在市场的实际推广。
技术实现思路
本专利技术是针对高温影响聚光光伏电池的稳定工作的问题，提出了一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置，针对散热系统需求，结合相关前期研究，设计了自然流动式工质可回收循环利用的散热装置，该装置结构简单、材料广泛、造价低廉。本专利技术的技术方案为一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置，入射光聚焦到热沉面板上，热沉面板后面紧贴吸水陶瓷片，吸水陶瓷片后面为背板，吸水陶瓷片与背板之间为空心腔体，形成条形气体通道抽吸烟囱，抽吸烟囱通到散热装置顶端半圆形集汽腔内，半圆形集汽腔外有散热翅片，散热管束分布置于背板后侧，上端与集汽腔相连，下端与散热器底部的集水箱连接，集水箱为空腔蓄水容器，前部与热沉面板融为一体，后部联接散热管束，吸水陶瓷片延伸浸入集水箱内。所述散热管束为一排扁平管，正反面均由散热丝平铺联接。本专利技术的有益效果在于本专利技术一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置，不但解决了散热系统额外能耗问题，避免了冷却工质的流失浪费，且装置造价低廉、维护方便，可显著提高设备方的经济效益，有助于太阳能聚光光伏技术的持续发展。同时，采用本装置，可杜绝聚光电池高温损毁现象，提高发电效率，如将此技术推广至全国范围应用，数据累积可带来巨额运行收益，从而缩短聚光光伏系统投资回报周期，有助于更好的体现聚光光伏技术推广价值，符合国家可持续发展战略方针。附图说明图I为本专利技术通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置结构示意 图2为本专利技术通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置中热沉面板正视 图3为本专利技术通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置中热沉面板背侧剖视 图4为本专利技术通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置中工质循环回路示意图。具体实施例方式如图I所示通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置结构示意图，入射光线I通过聚光透镜11聚焦到热沉面板9上的聚焦热点10，热沉面板9后面紧贴吸水陶瓷片2，吸水陶瓷片2后面为背板3，吸水陶瓷片2与背板3之间为空心腔体，形成条形气体通道抽吸烟囱4，抽吸烟囱4通到散热器顶端半圆形集汽腔6内，半圆形集汽腔6外有散热翅片5，散热管束7分布置于背板3后侧，上端与集汽腔6相连，下端与散热器底部的集水箱8连接，集水箱8为空腔蓄水容器，前部与热沉面板9融为一体，后部联接散热管束7，吸水陶瓷片2延伸浸入集水箱8内。相变吸热腔体，该部分布置于“热点”接触面板后侧，由热沉面板9、吸水陶瓷片2和背板3三部分构成。工作时，由吸水陶瓷片2借助毛细虹吸作用将冷却水由底部集水箱8吸上，在热沉面板9背面形成低温水膜，维持面板工作温度。当温度瞬时提高或持续高温时，薄层水膜汽化，相变吸收大量热能，低密度水蒸气沿流道上升经抽吸烟 4排出相变 腔，同时热气流可促进水膜汽化和陶瓷继续吸水，从而形成吸水一水膜一汽化的冷却液流动过程，及时将大量热能转离热沉面板9，实现散热作用。集汽腔部分，该部分位于散热器顶端，主要功能为实现蒸汽散热凝结和凝结水汇集回流，由抽吸烟囱4、半圆形集汽腔6和散热翅片5三部分组成。携带热量的水蒸汽由抽吸烟囱4进入集汽腔6，因集汽腔6外部装有散热翅片5且空间较吸热腔大，一方面，增加了蒸汽换热面积，易于蒸汽冷却凝结；另一方面，由热力学特性知，气体膨胀焓降明显，体积变化可强化蒸汽散热；同时，独特的抽吸烟 4设计可显著提高工质循环速率，催化蒸发过程，降低蒸汽在热腔停留时间，有效降低热沉面板9温度，保证良好散热效果。散热管束7主要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种通用于聚光高温热点的自然循环式相变散热装置，其特征在于，入射光聚焦到热沉面板（9）上，热沉面板（9）后面紧贴吸水陶瓷片（2），吸水陶瓷片（2）后面为背板（3），吸水陶瓷片（2）与背板（3）之间为空心腔体，形成条形气体通道抽吸烟囱（4），抽吸烟囱（4）通到散热装置顶端半圆形集汽腔（6）内，半圆形集汽腔（6）外有散热翅片（5），散热管束（7）分布置于背板（3）后侧，上端与集汽腔（6）相连，下端与散热器底部的集水箱（8）连接，集水箱（8）为空腔蓄水容器，前部与热沉面板（9）融为一体，后部联接散热管束（7），吸水陶瓷片（2）延伸浸入集水箱（8）内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李琦芬，李涛，孙伟东，周致田，荆树春，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。