[发明专利]一种弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器

说明书

本发明公开了一种弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器，包括二次聚光器、脉动流发生器、金属腔体、弹性管束、玻璃板和导流器；金属腔体为筒状结构，二次聚光器和玻璃板安装在金属腔体的前端开口处，玻璃板位于金属腔体和二次聚光器之间；金属腔体底部设置有一个通孔；所述的导流器为中空结构，侧壁上设有通孔，导流器固定在金属腔体的底部，且导流器内腔与金属腔体的底部的通孔连通；金属腔体的底部焊接有多个弹性管束，所述的脉动流发生器安装在金属腔体前端侧壁上。本发明通过脉动流发生器使多个的弹性管束振动，能够提高换热性能；而且能解决现有的吸热器在高温热斑烧蚀而产生工质泄露的问题，大大提高了工作寿命和可靠性。

技术领域

本发明属于太阳能聚光集热设备技术领域，特别是涉及一种弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器。

背景技术

太阳能是清洁环保、供应充足和分布广泛的可再生能源，聚光太阳能热发电系统能与储热系统或常规火力发电站进行有机结合，从而实现连续、稳定的发电，被认为是开发和利用太阳能资源来解决能源短缺和环境污染问题的重要途径。聚光太阳能热发电技术通过大面积聚光器将太阳光能聚集到吸热器表面并加热内部流体工质，然后通过热力循环过程驱动发电机组进行发电，它是太阳能热利用的重要形式之一。

吸热器是太阳能热发电系统中光-热能量转换的核心装置，它将接收的高密度太阳光能加热工质，并用于驱动热机运转产生机械能，直至带动后续发电机输出电能。吸热器通常采用腔体几何结构，用于减小光学损失和热损失。传统吸热器通常是将金属盘管(管内工质换热)安装在腔体结构中，由于金属管表面聚焦能量密度高且分布不均匀，以及管内流动换热能力有限，通常会导致吸热器形成高温热斑或较大温度梯度，从而产生显著的热应力、热变形和烧损破坏等问题，尤其是金属管壁穿孔后工质泄露而被迫停机问题，这些均直接影响着吸热器的光热转换效率、运行安全性和工作寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器，它通过脉动流发生器使得多个弹性管束振动并接收聚焦太阳光能，能够有效提升换热性能，即具有高光-热转换效率；而且能解决现有的吸热器在高温热斑烧蚀而产生工质泄露的问题，大大提高了工作寿命和可靠性。

本发明采用的技术方案是：一种弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器，包括二次聚光器、脉动流发生器、金属腔体、弹性管束、玻璃板和导流器；金属腔体为筒状结构，二次聚光器和玻璃板安装在金属腔体的前端开口处，玻璃板位于金属腔体和二次聚光器之间，二次聚光器用于将接收的太阳光能继续聚集到吸热器内部；金属腔体底部设置有一个通孔；所述的导流器为中空结构，侧壁上设有通孔，导流器固定在金属腔体的底部，且导流器内腔与金属腔体的底部的通孔连通；所述的金属腔体的底部焊接有多个弹性管束，所述的脉动流发生器安装在金属腔体前端侧壁上，脉动流发生器与金属腔体的内腔连通。

上述的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器中，所述的脉动流发生器连接的输气管上设有开关阀。

上述的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器中，所述的脉动流发生器包括圆管和扰流体，扰流体安装在圆管内；所述的扰流体为圆锥形实体结构、长方体结构或球形实体结构。

上述的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器中，所述的弹性管束包括管接收器和弹簧，所述的弹簧一端固定在金属腔体的底部，另一端与管接收器连接，管接收器为中空管状结构且侧壁上设有多个圆形通孔;所述的管接收器的内外表面涂覆有对太阳光能有高吸收效果的耐高温涂层。

上述的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器中，二次聚光器的内表面的截面呈复合抛物曲线，内表面为镜面反射壁面。

上述的弹性管束振动增强换热型太阳能腔体吸热器中，所述的导流器为锥形结构，或者导流器为一端为内凹锥形的圆柱形结构，导流器为中空结构，导流器的侧壁上设有圆形通孔。