[发明专利]一种双抛物面多管太阳能腔体式吸热器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种双抛物面多管太阳能腔体式吸热器及其工作方法，主要用于收集太阳光来加热高温传热流体以实现太阳能转化为热能。本太阳能腔体式吸热器包括双抛物面反射器及太阳光跟踪装置部分、腔体式吸热器部分及连接两部分的吸热器腔体支撑柱。吸热器工作过程是：太阳辐射直射至双抛物面反射器后经反射从吸热器两侧玻璃窗进入腔体，一小部分被吸热管直接吸收，大部分在吸热器内经多次折射、反射后最终被吸热管吸收。在本吸热器中太阳辐射从腔体两侧进入腔体，既具有热损失小、集热温度高等优点，又通过双抛物面的结构提高了集热效率，多管式的设计提高了对太阳光的吸收效率，从而减少所需的反射器镜面面积，节约成本。

技术领域

本发明涉及一种太阳能高温吸热器，特别涉及一种应用于槽式太阳能高温热利用系统中，反射镜为双抛物面且腔体内排列多根吸热管的腔体式吸热器。

背景技术

随着我国社会的不断进步与发展，人民生活水平日益提高，对能源的需求不断增加。目前，在世界能源供给结构中，化石能源(如煤炭、石油、天然气等)仍是主要能源。但化石能源是不可再生能源，随着工业化的不断深入开展，能源大量消耗造成的能源短缺将严重威胁社会的进一步发展。因此，开发和利用可再生能源，逐渐代替被过度开发和利用的不可再生能源，已是各国政府在资源利用方面达成的共识。具有良好开发潜力的可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能和地热能等。其中，太阳能以其取之不尽，用之不竭并且对环境不会造成任何污染的特点，受到各界的广泛关注，太阳能利用技术的研究也成为热门课题。

太阳能的开发利用主要包括光热转换、光电转换和光化学转换三种形式。其中，光热转换是世界范围内太阳能利用最普及最主要的形式，如太阳能热水器、太阳能热发电系统等。在太阳能热发电领域，槽式太阳能热发电技术是最成熟的商业化技术。槽式太阳能吸热器能获得较高的集热温度，具有较高的光热转换效率并且在规模化应用中具有良好的经济优势，因此在太阳能利用领域具有良好的发展前景。

在槽式太阳能集热技术中，传统的应用真空管的吸热器，需要真空玻璃管材料，并且需要注意抽真空、封接以及防止漏气等问题，运行成本较高。另一方面，应用于碟式太阳能高温热利用系统的腔式吸热器能有效地避免这些问题，生产和维护成本大大降低，运行可靠性提高，可实现大规模应用于生产实践中。有效提高吸热器的集热效率是进一步发展槽式太阳能集热技术的关键之一，对此国内外学者开展了大量的相关研究。刘庆军等对槽式太阳能中低温有机朗肯循环热发电系统的腔体式吸热器的结构形式和聚光原理开展研究(刘庆军，刘德有，朱天宇，等.槽式太阳能腔体式吸热器热力性能研究[J]中国电机工程学报，2015,35(1)，126—132)，结果表明：管内工质流量、太阳辐照强度、风速、保温层厚度、入口压力等因素均会影响腔体式吸热器的集热效率。许多现有的理论研究均表明：

(1)仅管内工质流量增加时，出口温度降低，热损失也减少，即吸热器的集热效率提高。

(2)仅太阳辐照强度增加时，工质出口温度升高，导致热损失增加，但由于传热得到强化，吸热器的集热效率提高。

(3)仅外界气流变化时，风速较小的情况下，随着风速的增大，热损失会急剧增加，吸热器的集热效率会相应降低，但影响较小；风速较大的情况下，随着风速的增大，热损失缓慢增加，吸热器的集热效率相应降低。

(4)仅保温层厚度增加时，热损失减少，吸热器的集热效率先提高后降低。

(5)仅入口压力增加时，吸热管的出口温度随之近似线性升高，热损失增加，吸热器的集热效率降低，但降低幅度较小。

总之，综合考虑上述各类影响因素，提高腔体式吸热器的集热效率，同时优化吸热器结构，降低成本，可以促进槽式太阳能集热技术在生产生活中的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景之中的不足之处，设计了一种双抛物面多管太阳能腔体式吸热器，有效地吸收太阳辐射，减少热损失，降低成本。具体方案如下。