一种塔式太阳能容积式集热器制造技术

本发明专利技术提出一种塔式太阳能容积式集热器，包括：多孔介质层、反射镜、集热腔外壳和热传输管；集热腔外壳为倒置的漏斗状壳体，集热腔外壳顶部与热传输管连通，底部敞开；多孔介质层为倒置的锅形，多孔介质层底端开口大小与集热腔外壳底端开口大小相适配；多孔介质层与集热腔外壳底部开口密封配合，多孔介质层与集热腔外壳内壁之间形成集热腔；反射镜镜面朝上铺设在集热塔顶部，集热腔设置在发射镜正上方，集热腔底部的多孔介质层下表面与反射镜镜面之间形成空隙。本发明专利技术能有效提高集热器光热转换效率；同时，减少了散逸到周围空气中的热辐射量，很大程度缓解了光污染问题，减少炙烤飞鸟概率。

A tower type solar volume type collector

The invention provides a tower solar energy volumetric collector, which comprises a porous medium layer, a reflector, a heat collecting cavity shell and a heat transfer tube; an inverted funnel-shaped shell of the heat collecting cavity shell, the top of the heat collecting cavity shell is connected with the heat transfer tube, and the bottom is open; an inverted pot-shaped porous medium layer and an opening at the bottom of the porous medium layer. The size is suitable for the opening at the bottom of the shell of the collector; the porous medium layer is sealed and matched with the opening at the bottom of the shell of the collector; a heat collector cavity is formed between the porous medium layer and the inner wall of the shell of the collector; the mirror surface is laid on the top of the collector tower, the heat collector cavity is set on the top of the emission mirror, and the porous medium layer at the bottom of the collector cavity. A gap is formed between the lower surface and the mirror surface. The invention can effectively improve the light-heat conversion efficiency of the collector, reduce the heat radiation dissipated into the surrounding air, greatly alleviate the light pollution problem and reduce the probability of roasting birds.

【技术实现步骤摘要】
一种塔式太阳能容积式集热器
本专利技术涉及集中式太阳能热发电
，尤其是一种塔式太阳能容积式集热器。
技术介绍
随着人类社会进步，人类对能源的需求量越来越大，现在人们大量使用的能源为化石能源。但是化石能源的生成周期极长且储量有限，而当今人类社会的发展极为迅速，化石能源不可能作为人类可持续发展能源供给。相比之下，太阳能对于人类来讲使取之不尽，用之不竭的。同时，作为一种清洁能源，太阳能符合人类未来发展的要求。太阳能的使用主要包括两大方面：光伏和光热。其中，大规模的光热发电可用于集中式并网发电，与现在正大规模使用的火力发电兼容度较高，因为二者都是利用热机将热能转化为电能。太阳能热发电这种十分具前景的能源利用方式，研究意义十分重大，技术成熟后拥有极大的商业价值。目前，太阳能热发电形式主要包括塔式，碟式，槽式三种。其中塔式较其他二者具有较高的规模效应，比较适合大规模集中式热发电，搭配储能装置使用，可实现全天候不间断供电。同时，大规模的塔式光热发电可降低光热发电成本，使光热发电更具有竞争力。要提高发电效率，通常需要提高发电系统高温热源温度，因此，提高塔式太阳能集热器的出口温度对提高发电效率十分重要。在塔式太阳能发电系统所应用的高温集热器中，以泡沫陶瓷材料为基础制成的容积式集热器十分具有发展前景。但是目前这种容积式集热器多为开放式设计，提高集热器工作温度的同时，也会大大增强集热器表面的热辐射，大量辐射直接释放到周围空气中，不仅限制了集热器光热装换效率和总体发电效率，还对周围环境造成一定程度的光污染。各大型电站都曾发生许多过小鸟被炙烤死亡的案例，所以如何降低光污染也是研究塔式光热发电的重要课题。对于这种高温容积式集热器，如何在保证工作性能的同时释放最少的热辐射是一个急需解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在高温容积式集热器辐射损失大，光污染严重，易误伤途径的飞鸟等问题。本专利技术提供了一种塔式太阳能容积式集热器，设计了新的接收聚光及进气方式，并将反射镜应用于高温容积式集热器中回收辐射损失。技术方案：为实现上述技术效果，本专利技术提出的技术方案为：一种塔式太阳能容积式集热器，所述集热器设置在集热塔顶部，该集热器包括：多孔介质层1、反射镜3、集热腔外壳4和热传输管5；其中，集热腔外壳4为倒置的漏斗状壳体，集热腔外壳4顶部与热传输管5连通，热传输管5另一端连接外部换热设备，集热腔外壳4底部敞开；多孔介质层1为倒置的锅形，多孔介质层1底端开口大小与集热腔外壳4底端开口大小相适配；多孔介质层1与集热腔外壳4底部开口密封配合，多孔介质层1与集热腔外壳4内壁之间形成集热腔；反射镜3镜面朝上铺设在集热塔顶部，集热腔设置在发射镜正上方，集热腔底部的多孔介质层1下表面与反射镜3镜面之间形成间隙。进一步的，所述反射镜3为圆形平面镜，且反射镜3的直径比多孔介质层1底端开口直径小，以方便反射的阳光从斜下方照射多孔介质层。进一步的，所述塔式太阳能容积式集热器还包括散热器7；散热器7包括两块平行设置的圆形金属板，两块圆形金属板之间设置有若干散热翅片10；圆形金属板的半径大于反射镜3的半径；反射镜3铺设在上层的圆形金属板的上表面上，且反射镜3的圆心与圆形金属板圆心相重合；上层的圆形金属板上表面除反射镜3铺设区域以外的环形区域上，均匀布设有若干散热通孔；散热器7底部圆形金属板圆心处设有一冷风进口11，冷风进口11与集热塔内部的冷空气通道连通；散热翅片10上形成缺口，各缺口形成从圆形金属板圆心处向散热通孔延伸的散热通道。进一步的，散热器7上表面与反射镜3下表面间还填充耐高温导热油。进一步的，所述多孔介质层1为孔隙率高于0.85的率泡沫陶瓷层。进一步的，所述集热腔外壳4为不锈钢壳体。进一步的，所述集热腔外壳4外还套设有一层保温材料层。进一步的，所述保温材料层外套设防水材料层。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：常规塔式定日镜场多为点聚光或者聚焦于圆柱面上，而本专利技术通过重新设计容积式集热器外形结构，改变接收辐射和进气的方式，将反射镜应用于高温容积式集热器，利用反射镜将多孔介质发射出的热辐射反射回多孔介质，减少辐射热损失，有效提高集热器光热转换效率；同时，减少了散逸到周围空气中的热辐射量，很大程度缓解了光污染问题，减少炙烤飞鸟概率。附图说明图1是实施例所述塔式太阳能容积式集热器的剖面图；图2是实施例中集热塔整体外观示意图；图3是实施例中多孔介质层的整体示意图；图4是实施例中多孔介质层的装配示意图；图5是实施例中散热器翅片布局示意图；图6是实施例的使用原理图；图7是实施例的数值模拟结果图。其中：1-多孔介质层；1-1-多孔介质块；1-2-固定条；1-3-支撑架；1-4-螺钉；2-集热塔；3-反射镜；4-集热器外壳；5-热传输管；6-定日镜；7-散热器；8-风机；9-冷空气传输通道；10-散热翅片；11-冷风进口。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作更进一步的说明。图1所示为本专利技术一个实施例的剖面图，本实施例所述塔式太阳能容积式集热器设置在集热塔2顶部，其整体外观如图2所示。定日镜6铺设在地面上，并呈圆环形阵列分布，集热塔2位于阵列中心。塔式太阳能容积式集热器包括：多孔介质层1、反射镜3、集热腔外壳4、热传输管5和散热器7；其中，集热腔外壳4为倒置的漏斗状壳体，集热腔外壳4顶部与热传输管5连通，热传输管5连通另一端连接换热设备；集热腔外壳4的底部敞开；多孔介质层1为倒置的锅形，多孔介质层1底端开口大小与集热腔外壳4底端开口大小相适配；多孔介质层1与集热腔外壳4底部开口密封配合，多孔介质层1与集热腔外壳4内壁之间形成集热腔。散热器7设置在集热塔2顶部，包括两块平行设置的圆形金属板，两块圆形金属板之间设置有若干散热翅片10，散热翅片10的分布如图5所示。圆形金属板的半径大于反射镜3的半径；反射镜3铺设在上层的圆形金属板的上表面上，且反射镜3的圆心与圆形金属板圆心相重合；上层的圆形金属板上表面除反射镜3铺设区域以外的环形区域上，均匀布设有若干散热通孔；散热器7底部圆形金属板圆心处设有一冷风进口11，冷风进口11与设置在集热塔2内部的冷空气传输通道9连通，冷空气传输通道9的另一端在集热塔2的外壁上形成冷空气进口；散热翅片10上形成缺口，各缺口形成从圆形金属板圆心处向散热通孔延伸的散热通道。集热腔设置在反射镜3的正上方，集热腔底部的多孔介质层1下表面与反射镜3镜面之间形成间隙。上述实施例中，多孔介质层1的整体结构和装配结构分别如图3和图4所示。多孔介质层1包括多孔介质块1-1、固定条1-2、支撑架1-3和螺钉1-4，固定条1-2嵌入多孔介质块1-1的凹槽中，然后多孔介质块1-1与固定条1-2一并由螺钉1-4固定在支撑架1-3上，形成整块的多孔介质层1。多孔介质块1-1与支撑架1-3，以及多孔介质块1-1与固定条1-2之间为间隙配合，多孔介质块1-1之间预留约5mm的间隙，防止膨胀挤压导致多孔介质块破碎。多孔介质块1-1、固定条1-2以及支撑架1-3为同一材质的高温合金，防止因膨胀系数不一导致的结构损坏。优选的，固定条1-2、螺钉1-4及支撑架1-3的材料为氧化物弥散强化合金MA956。优选的，多孔介质块1-1采用孔隙率高于0.85的Si本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塔式太阳能容积式集热器，所述集热器设置在集热塔顶部，其特征在于，包括：多孔介质层(1)、反射镜(3)、集热腔外壳(4)和热传输管(5)；其中，集热腔外壳(4)为倒置的漏斗状壳体，集热腔外壳(4)顶部与热传输管(5)连通，热传输管(5)另一端连接外部换热设备，集热腔外壳(4)底部敞开；多孔介质层(1)为倒置的锅形，多孔介质层(1)底端开口大小与集热腔外壳(4)底端开口大小相适配；多孔介质层(1)与集热腔外壳(4)底部开口密封配合，多孔介质层(1)与集热腔外壳(4)内壁之间形成集热腔；反射镜(3)镜面朝上铺设在集热塔顶部，集热腔设置在发射镜正上方，集热腔底部的多孔介质层(1)下表面与反射镜(3)镜面之间形成间隙。

【技术特征摘要】
1.一种塔式太阳能容积式集热器，所述集热器设置在集热塔顶部，其特征在于，包括：多孔介质层(1)、反射镜(3)、集热腔外壳(4)和热传输管(5)；其中，集热腔外壳(4)为倒置的漏斗状壳体，集热腔外壳(4)顶部与热传输管(5)连通，热传输管(5)另一端连接外部换热设备，集热腔外壳(4)底部敞开；多孔介质层(1)为倒置的锅形，多孔介质层(1)底端开口大小与集热腔外壳(4)底端开口大小相适配；多孔介质层(1)与集热腔外壳(4)底部开口密封配合，多孔介质层(1)与集热腔外壳(4)内壁之间形成集热腔；反射镜(3)镜面朝上铺设在集热塔顶部，集热腔设置在发射镜正上方，集热腔底部的多孔介质层(1)下表面与反射镜(3)镜面之间形成间隙。2.根据权利要求1所述的一种塔式太阳能容积式集热器，其特征在于，所述反射镜(3)为圆形平面镜，且反射镜(3)的直径小于多孔介质层(1)底端开口的直径。3.根据权利要求2所述的一种塔式太阳能容积式集热器，其特征在于，还包括散热器(7)；散热器(7)包括两块平行设置的圆形金属板，两块圆形金属板之间设置有若干散热翅片(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣益民，滕亮，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32