一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置，包括聚光器和安装在聚光器上方的太阳能吸收单元，位于聚光器底部设有永磁体，所述永磁体位于旋转盘上方，所述旋转盘连接有控制旋转盘转动的控制器，所述控制器和旋转盘均连接电源；所述太阳能吸收单元包括集热管和依次套嵌在集热管外部的储水管、玻璃真空内管，所述集热管内部设有横向和纵向的弧形光纤，所述弧形光纤上设有强化点阵吸收单元。本发明专利技术克服了传统太阳能集热器吸收涂层耐高温和耐久性差，以及现有的直接吸收型集热器吸热不均而导致吸热慢、传热时间长等问题，进一步提高了集热器的集热、储能效率及热传输效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置


[0001]本专利技术属于太阳能热利用领域，具体涉及一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置。

技术介绍

[0002]太阳能作为可再生能源中最为丰富的一种能源，成为当前科学研究的重点。尤其是对太阳能光热的研究，更是人们研究的热点。常规中温集热方式主要依靠真空镀膜管上的选择性吸收涂层吸收太阳能辐射加热内部工质，通过导热和对流的方式将热量传递给管内流体。这种间接吸收的方式由于选择性吸收涂层耐热性能和真空度难长久保持，以及温差大导致集热管易炸裂等因素，导致系统稳定性、可靠性和耐久性差，且工艺复杂，成本较高，因此成为其应用的主要障碍。鉴于此，用纳米流体直接吸收太阳能方式的直接吸收型集热器引起了人们的广泛关注。纳米流体直接吸收太阳能集热器的传热机理是在传统的集热流体中添加集热能力强的纳米颗粒，使得集热的吸收工质自身有很强大的太阳能吸收特性，集热介质集吸热、传热和载热三种特性于一体，制造简单、成本较低，大大的提高了集热效率。
[0003]近年来，随着磁流体的发展，研究者发现，虽然纳米流体直接吸收太阳能集热器能够有效提高对太阳能光热的吸收，但是改变纳米颗粒的种类、尺寸、形状等可以进一步提高对太阳能光热的吸收效率。磁性纳米流体，它不仅具有固体物质的磁性，而且具有液体的流动特性，在外加磁场作用下，磁性纳米流体中的磁性颗粒会小范围的聚集，聚集体形状的变化，也起到强化传热作用。
[0004]专利CN110195938A公开了一种磁场辅助纳米流体直接吸收式聚光型磁流体太阳能集热装置，包括太阳能定位追踪反射装置、太阳能吸收装置和换热蒸汽发生装置。通过纳米流体有效提高光热吸收传热效率,同时利用外加磁场在纳米流体中形成纳米磁流体山丘型结构补充吸收太阳能。但该设备尽管一定程度上提高了太阳能的吸收效率，但整体上呈现出周围升温快，中间升温慢的吸热特点，导致传热时间长，整体吸热效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的即解决上述技术问题，提供一种对太阳能的集热效率和传热效率提高，设备使用寿命长、节能的流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置。
[0006]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置，包括聚光器和安装在聚光器上方的太阳能吸收单元，位于聚光器底部设有永磁体，所述永磁体位于旋转盘上方，所述旋转盘连接有控制旋转盘转动的控制器，所述控制器和旋转盘均连接电源；所述太阳能吸收单元包括集热管和依次套嵌在集热管外部的储水管、玻璃真空内管，所述集热管内部设有横向和纵向的弧形光纤，所述弧形光纤上设有强化点阵吸收单元。
[0008]永磁体套嵌在旋转盘的中心，当旋转盘转动时，可以随其一起转动，目的是在其转
动的过程中，因其产生的磁场的方向也随之变化，可以控制集热管内部的光纤上的强化点阵吸收单元的突触方向也一起变化，使其在最合适的角度接收最大强度的光照，加强了图3中部分的光热吸收，从而提高对太阳能的吸收效率。进一步的，所述强化点阵吸收单元是吸附有磁性高热导复合材料的磁体颗粒。磁体颗粒是磁钢经过机械粉碎和球磨机研磨变成细小的磁体，通过环氧胶粘附在光纤上，可以将具有磁性和高吸收、高热导的复合材料吸附在小磁体的周围，并在磁体的作用下，沿磁场方向形成突触，并且突触的方向随永磁体的转动而改变，用于捕捉和传导太阳能光线，如图4所示。太阳光线照射在这些突起的结构上时不断地被反复吸收和反射，直至太阳光被完全吸收，这样就可以使这些突触以最合适的角度最大化的吸收并储存太阳能的光热。
[0009]进一步的，所述磁性高热导复合材料是四氧化三铁修饰碳纳米管的复合纳米材料。
[0010]进一步的，所述集热管内部包含吸收工质，所述吸收工质是添加Fe3O4‑
石墨烯复合功能性纳米磁流体到基液中的混合液。所述基液为导热油、水或乙二醇。在分散剂的作用下纳米颗粒可以均匀稳定的分布在基液中，在永磁体的作用下，均匀分布的纳米颗粒开始小范围的聚集，形成链状的热通道，能够有效提高对太阳能的吸收效率。
[0011]进一步的，所述储水管、玻璃真空内管和集热管固定在固定挡板一侧，所述固定挡板另一侧分别设有连接储水管的进水口和出水口，连接集热管的吸收工质进出口。
[0012]进一步的，所述控制器连接有光敏传感器，所述电源为太阳能电池板。
[0013]进一步的，所述聚光器包括为金属半弧状光反射面，所述反射面表面镀有高反射率薄膜。集热管周围的太阳光线经过反射面聚焦的被集中反射到集热管上被集热管中的吸收工质吸收，同时一些没来得及被吸收工质吸收从而穿透真空内管的光可以由聚光光反射面
‑
13再次反射，达到二次吸收的作用，从而提高集热管内
③
部(图3)距离太阳最远的部分的吸收。
[0014]进一步的，所述太阳能吸收单元通过支架支撑在光反射面的内凹面上。
[0015]进一步的，所述光反射面两端固定在三角架上。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]与现有技术相比，本专利技术提出一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置，克服了传统太阳能集热器吸收涂层耐高温和耐久性差，以及现有的直接吸收型集热器吸热不均而导致吸热慢、传热时间长等问题，通过优化装置的结构及材料，能够在现有的直接吸收型太阳能集热装置的基础上，解决吸收工质内部吸热较慢或者依靠热传导升温速度慢、时间长的局限，通过在升温较慢的中部区域添加装置使得中部吸收与其他部分同步或接近同步的速度吸收光热，进一步提高了集热器的集热、储能效率及热传输效率。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0019]图2是本专利技术中太阳能吸收单元的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术中光反射面反射太阳光的示意图；
[0021]图4是本专利技术中放大的强化点阵吸收单元的吸收太阳能原理图。
[0022]附图标记说明：
[0023]1‑
玻璃真空外管、2
‑
储水管、3
‑
集热管、4
‑
固定挡板、5
‑
螺旋帽、6
‑
出水口、7
‑ꢀ
防腐密封材料、8
‑
吸收工质进出口、9
‑
进水口、10
‑
螺旋帽、11
‑
光纤、12
‑
强化点阵吸收单元、13
‑
光反射面、14
‑
三脚架、15
‑
固定器、16
‑
支架、17
‑
永磁体、18
‑ꢀ
控制器、19
‑
旋转盘。
具体实施方式
[0024]下面通过具体实施例和附图对本专利技术作进一步的详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0025]实施例1
[0026]如图1和2所示，一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体点阵式磁控强化吸收太阳能集热装置，包括聚光器和安装在聚光器上方的太阳能吸收单元，其特征在于，位于聚光器底部设有永磁体，所述永磁体位于旋转盘上方，所述旋转盘连接有控制旋转盘转动的控制器，所述控制器和旋转盘均连接电源；所述太阳能吸收单元包括集热管和依次套嵌在集热管外部的储水管、玻璃真空内管，所述集热管内部设有横向和纵向的弧形光纤，所述弧形光纤上设有强化点阵吸收单元。2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述强化点阵吸收单元是吸附有磁性高热导复合材料的磁体颗粒。3.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述磁性高热导复合材料是四氧化三铁修饰碳纳米管的复合纳米材料。4.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于，所述集热管内部包含吸收工质，所述吸收工质是添加Fe3O4‑
石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓锋，裴昀，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：