[实用新型]一种槽式线聚焦中低温太阳能一体化集热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种槽式线聚焦中低温太阳能一体化集热器，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

随着常规能源不断消耗、自然环境日益恶化，如何合理、高效利用太阳能成为全世界广泛关注的问题，而在太阳能热利用过程中，将太阳能转换为热能的核心装置是太阳能集热器，其集热效率和生产成本会直接影响到整个太阳能系统的转换效率和经济性。太阳能集热器可以分为非聚焦型太阳能集热器和聚焦型太阳能集热器两种。非聚焦型太阳能集热器主要有平板型、真空管和CPC型三种，属于低温太阳能集热器。聚焦型集热器主要有槽式、碟式和塔式等，属于中高温集热器。聚焦型集热器与非聚焦型集热器相比具有明显优点：集热器接收到的入射能流密度大且散热面积小，因而在较高转化温度条件下具有较高的转换效率。

通过太阳能聚光转换，能够获得高品质的热源，这是目前太阳能热利用领域研究的热点，根据聚光方式划分，太阳能聚光转换方法有点聚焦型和线聚焦型两类。聚光装置将太阳能聚集于焦点(线)位置上，置于焦点(线)处的接收器吸收太阳辐射能进而对工作介质进行加热。目前，点聚焦型太阳能系统主要有塔式系统和碟式系统两种，多用于太阳能热发电和太阳能聚光等高温领域(聚焦比一般在50-3000)，而线聚焦型太阳能系统主要用于中温热利用场合(聚焦比一般在3-80)，最典型的是槽式系统能产生(100-400℃)的热能，此外，菲涅尔线聚焦也较常用。

槽式聚焦系统中的集热器大都使用直通式真空管，虽然该类集热器具有效率高、热损小的优点，但存在金属与玻璃封接困难、膨胀系数不同以及生产成本高等不足，难以大规模推广应用。目前，国外也只有以色列和美国的个别公司能够规模化生产；国内在“十一五”期间安排了直通式真空管的专项研究，但其应用及成本仍在探索之中。

为了克服直通式真空管的不足，不断有人提出新型线聚焦集热器，其中的典型代表是上世纪70年代Boyd提出了一种黑体吸收器，其由两根侧面带口的同心圆柱组成，工作介质在两圆柱通道之间流动，内柱面吸热，外柱面用保温层包裹以减小热损；Barra随后对其结构作了改进，内壁面布置8根圆管代替柱面间通道，开口增加V形热镜，通过腔体内的热空气对流体进行加热；中国科学技术大学侴乔力等考虑到Barra的吸收器由于部分阳光落在内壁上导致热损增大，提出了使管簇和内壁紧密连接的方案；Bakos的槽式集热器中的吸收器采用了金属吸热管外侧同时采用弧形真空管和保温层组合的形式；上海交通大学张丽英等对具有不同腔体结构的几种线聚焦吸收器集热性能进行了理论和试验分析，发现具有三角形腔体结构的吸收器性能最优，在集热温度150℃条件下，获得40％以上的集热效率。以上工作对腔体式集热器的研究做出了很好的尝试，但各自都有其自身的缺点，故亟需一种高效、廉价的集热器将太阳能中温利用推向实际应用。

发明内容

本实用新型旨在提供一种集热效率高、结构简单、寿命长、性能可靠、价格低廉的槽式线聚焦中低温太阳能一体化集热器。

本实用新型基于现有的槽式聚光系统，从光学效率、热损失和传热传质三方面综合考虑，提出了一种全新的一体化集热器。聚焦后的太阳光直接照射在吸热板上，吸板面上镀有耐高温的选择性吸收涂层，能将入射的太阳辐射能高效转化为热能；工作流体流过吸热板背面带走聚焦转化后的热能，集热器用导热系数较高的金属材料通过铸模拉制而成。

本实用新型的槽式线聚焦中低温太阳能一体化集热器由用同种材料铸模拉制而成的倒“V”型吸热板(1)、置于吸热板(1)上的导热翅片(2)及圆柱形围腔(3)，置于圆柱形围腔(3)外的保温材料(4)和不锈钢外壳(5)组成。

本实用新型采用市场销售的材料按照常规方法制备。本实用新型的操作方法同常规方法。

本实用新型的优点在于集热器结构为一体化形式，直接通过同种材料铸模拉制而成，避免了异种材料间难于封接且热膨胀系数不同的致命缺陷，延长了使用寿命，降低了成本。同时，该集热器用于不同聚光比的槽式系统中能够产生80-300℃的热能，能用于工业供热、热发电、制冷、及干燥，尤其适合于太阳能资源丰富的地区。

附图说明

图1为集热器的立体结构示意图。

图2为集热器的截面示意图。

具体实施方式

本实用新型的槽式线聚焦中低温太阳能一体化集热器由用同种材料铸模拉制而成的倒“V”型吸热板(1)、置于吸热板(1)上的导热翅片(2)及圆柱形围腔(3)，置于圆柱形围腔(3)外的保温材料(4)和不锈钢外壳(5)组成。其中：零件(1)、(2)、(3)采用杜拉铝，(4)采用酚醛泡沫，(5)采用不锈钢。