[发明专利]复合型腔式太阳能吸收器

说明书

本发明公开了一种复合型腔式太阳能吸收器，包括双层钢制壳体组件，组合式反应吸热管组件，弧形无底圆台反光式挡风板，和玻璃罩；双层钢制壳体组件包括通过螺栓顺次连接的低温区壳体、中温区壳体、高温区壳体；组合式反应吸热管组件包括低温区排管、中温区盘管、高温区排管，分别相应位于低温区壳体、中温区壳体、高温区壳体内部，且紧贴壳体内壁；弧形无底圆台反光式挡风板与低温区壳体底部开口处相连；玻璃罩置于低温区壳体、中温区壳体围城的空间内部，并与弧形无底圆台反光式挡风板上部相连。本发明能有效地降低热量损失，提高光‑热转化效率,并立即将热能转化为高品位热能或化学能储存起来。

技术领域

本发明涉及一种腔式太阳能吸收器，特别涉及一种应用于碟式太阳能高温热利用系统中的内含选择式组装反应管的平顶圆锥半球形复合型腔式太阳能吸收器。

背景技术

现今社会科技飞速发展，随着生产力的不断进步与发展，人民生活质量水平也在不断提高，同时对能源(如煤，石油)的需求和使用也大幅提高。当前，能源消费持续增长，供需矛盾越发突出。化石能源在世界能源总体消费中占据主体地位。但化石燃料作为一种不可再生能源，一方面随着世界经济持续发展，尤其是新兴经济体经济迅速增长，石油需求和消费量不断上升，上升幅度超过了产量的增长，因此在不久的将来会枯竭。另一方面大量化石燃料的使用又造成了环境污染和生态破坏，严重地威胁着人们的健康。因此，开发和利用可再生新能源符合可持续发展和保护环境的要求。通常认为：太阳能是指太阳所负载的能量，它一般以阳光照射到地面的辐射总量(包括太阳的直接辐射和天空闪射的总合)进行计算，太阳是一个巨大无尽的洁净能源中心，取之不尽，用之不竭，地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳，发展太阳能高效利用不仅节约大量煤炭、石油等不可再生资源，而且对节能减排，保护环境将起到重要作用。太阳能产业被称为最有前途的、蓬勃的“阳光产业”。世界著名太阳能专家施密特认为：“太阳能将在21世纪取代原子能成为世界性能源”。

太阳能的高温热利用技术是太阳能光热利用技术的发展趋势之一。碟式太阳能热发电系统利用旋转抛物面反射镜，将太阳光聚集在焦点处，反射入太阳能接收器中，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，经过热交换，可产生600℃左右的水蒸汽驱动朗肯循环式发动机进行发电，是目前世界上最有前景的太阳能发电系统之一。与光伏发电系统相比，碟式系统具有热电转化效率高、结构紧凑和运行费用便宜等优点，该系统可以单台独立运行，也可多套并联使用，适合在边远山区使用。

腔式吸收器是碟式太阳能高温热利用系统中将聚集的太阳光转化成热能或化学能的装置，其光热转化效率决定了碟式太阳能系统热利用效率。对于腔式吸收器的特点和光学性能、传热性能等，国内外学者做过大量的理论分析、实验研究及数据模拟，研究的方向主要集中在腔式吸收器的热量传输损失和在此基础上的吸收器结构优化。腔式吸收器的热损包括以下四部分：(1)太阳光通过腔口及在腔体内部造成的反射损失；(2)通过吸收器壁面的导热损失；(3)腔体内表面通过腔口的热辐射损失；(4)空气通过腔口的对流损失。尽管研究众多，但学者的关注点主要在于腔式吸收器的外形、结构、介质三个方面，这三个方面的具体研究现状为：

1.腔式吸收器的外形种类繁多，主要包括圆台形、圆柱形、圆锥形、方腔形、球形等及其他在此基础上加以改进组合的形状。腔式吸收器的外形和结构对上述四种热损都有一定影响，但对四种热损失所作的全面分析还较为不足。大多数研究都只是单纯的进行数据模拟，而没有结合具体的一个使用环境来分析和优化吸收器的性能。

2.腔式吸收器的结构分为开口式和带玻璃窗封闭式两种。开口式的腔式吸收器使聚集光在通过腔口时不易反射,大大减少了反射损失。但同时开口这一特点也使得光线、热辐射射线更易通过腔口离开腔体，增强了辐射损失，并且使得空气易进入腔体，增加了对流损失。带玻璃窗的腔式吸收器则有效减弱了上述热损，能起到一定的保温作用，但由于玻璃窗位于腔口处，对光线产生了一定的反射，减少了进入腔内的光线。