[發明專利]一種太陽能腔式吸熱器的模擬裝置

有效

• 申請號: 200910021308.3
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN101504331A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 郭烈錦;魏進家;張西民;王躍社;方嘉賓
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明涉及塔式太陽能熱發電研究領域，特別涉及一種太陽能腔式吸熱器的模擬裝置，適用于塔式太陽能熱發電系統中腔式吸熱器性能的模擬測試。

背景技術

太陽能熱發電技術利用光學系統聚集太陽輻射能，用以加熱工質產生蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。根據聚光方式的不同，太陽能熱發電可以分為：塔式太陽能熱發電、槽式太陽能熱發電和碟式太陽能熱發電。目前，槽式太陽能熱發電已經實現商業化，而塔式太陽能熱發電和碟式太陽能熱發電目前大部分還處在實驗和示范階段。自20世紀80年代以來，塔式太陽能熱發電技術得到了迅猛發展，一批塔式太陽能試驗電站先后投入試運行。大量實驗和運行數據證明，塔式太陽能熱發電不僅在技術上可行，而且具有巨大的商業應用前景，如文獻【1】Geyer?M.Internationalmarket?introduction?of?concentrated?solar?power-policies?and?benefits，Proceedings?of?ISES?Solar?World?Congress?2007：Solar?Energy?and?HumanSettlement，Sep.2007，Beijing，China.75-82和文獻【2】Price?H?W，CarpenterS，The?potential??for?low-cost?concentrating?solar?power?systems，NREL/CP2550226649，May?1999。但是因為塔式太陽能熱發電技術在世界上才經歷了短短幾十年的發展，許多關鍵技術還并未完全掌握，特別是腔式吸熱器這個實現光熱轉化的關鍵部件，其各項熱性能指標以及安全可靠性的好壞直接關系到整個發電系統的效率以及運行狀況，因此，透徹的了解塔式太陽能熱發電系統中腔式吸熱器的各項性能，對建造太陽能熱發電系統有著及其重要的意義。

塔式太陽能熱發電系統中的腔式吸熱器的特點主要有：吸熱器的結構為腔式的，能夠將進入吸熱器的大部分光能留在里面，增加了光能的利用率；吸熱器內部的太陽能熱流密度分布不均勻；由于受天氣的影響，吸熱器內的太陽能熱流密度在不斷地變化；同時，一般吸熱器都是置于幾十米甚至上百米的高空中，吸熱器周圍的氣流速度相對都比較快，而吸熱器的開口是敞開的，則氣流必然會流進吸熱器，形成對流換熱，造成一部分的熱損失。

為了能夠預先知道腔式吸熱器的各種性能，需要搭建一套裝置來做模擬實驗，以得到相關的數據。但是腔式吸熱器內部的太陽光熱流密度有兩個顯著的特點：一是熱流密度非常大，一般都在100kW/m²以上，最高的地方可達到500kW/m²，甚至更高，一般石英燈加熱或者電爐絲加熱都無法提供這么大的熱流密度；二是因為腔式吸熱器內太陽能光斑的分布不均勻，使得熱流密度分布不均勻，其中正對著腔式吸熱器采光口的后墻面上的熱流密度相對最大，而采光口周圍的幾個面上的熱流密度相對最小。因此，使得腔式吸熱器的模擬實驗的難度加大。

發明內容

本發明目的在于提供一種太陽能腔式吸熱器的模擬裝置，它能夠模擬腔式吸熱器內部的太陽光熱流密度，為獲取腔式吸熱器的熱效率、溫度分布、吸熱介質的換熱情況和換熱管道的安全可靠性等實驗數據提供便利。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：一種太陽能腔式吸熱器的模擬裝置，包括：鍋筒、六棱柱狀的吸熱腔體，所述吸熱腔體的一個側面設置有采光口，采光口對面為吸熱腔體的正后側墻、左后側墻和右后側墻，靠近正后側墻、左后側墻和右后側墻分別設置有正后側、左后側、右后側沸騰管，采光口和正后側墻之間設置有過熱管；所述正后側、左后側、右后側沸騰管和過熱管分別與鍋筒連通，其特征在于，所述正后側、左后側、右后側沸騰管和過熱管均采用不銹鋼盤管，所述不銹鋼盤管通過電源直接加熱。

本發明的進一步改進在于：

所述吸熱腔體內設置有骨架，不銹鋼盤管通過管夾固定在骨架上，所述管夾至少一端與骨架絕緣。

所述正后側、左后側、右后側沸騰管分別與鍋筒連通，組成汽水回路，所述汽水回路中設置有循環泵。

所述吸熱腔體的外周設置有模擬空氣場的風機。

本發明的太陽能腔式吸熱器的模擬裝置中，吸熱腔體中設置的正后側、左后側、右后側沸騰管和過熱管均采用不銹鋼盤管，所述不銹鋼盤管通過電源直接加熱，用來模擬吸熱腔體中的熱流密度。在實驗過程中，不銹鋼盤管耐高溫，電阻變化小，電加熱容易控制以滿足局部熱流密度要求，而且不銹鋼盤管不易生銹，經久耐用。

附圖說明