[發(fā)明專利]一種石英熱管及陣列太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化器及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910302024.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101876492A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F24J2/48
• 分類號(hào): F24J2/48;F24J2/46;C03C17/00;C09D5/32
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能的熱利用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的器件，涉及利用太陽(yáng)能進(jìn)行供暖、熱水、烹飪、發(fā)電、制冷、干燥，特別是太陽(yáng)能的中高溫度的利用。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能成熟的應(yīng)用技術(shù)為太陽(yáng)能的低溫?zé)崴?，主要采用真空玻璃管技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，在此種技術(shù)上，有采用將熱管插入到真空玻璃管內(nèi)部將熱量傳遞到外部獲得太陽(yáng)能的技術(shù)，以及在真空玻璃基礎(chǔ)上進(jìn)一步的完善而開(kāi)發(fā)的各種器件，其中真空玻璃管中設(shè)置有真空層進(jìn)行保溫，在真空層的內(nèi)部設(shè)置選擇性涂層對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化，雖然真空玻璃層很好的實(shí)現(xiàn)了保溫，選擇性涂層很好的實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化，但是，其轉(zhuǎn)化后的熱能利用起來(lái)很不經(jīng)濟(jì)，如采用現(xiàn)有的方法將水直接流入到真空玻璃管內(nèi)部直接進(jìn)行換熱，但到了冬季就無(wú)法使用，雖然采用熱管技術(shù)在冬季實(shí)現(xiàn)了傳熱，但增加了成本、降低了熱能的利用率，目前這種技術(shù)應(yīng)用于低溫的熱水應(yīng)用，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的中高溫的應(yīng)用，如太陽(yáng)能熱電的應(yīng)用；

現(xiàn)有的對(duì)太陽(yáng)能的中高溫度利用的太陽(yáng)灶，主要采用反射板對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射，將太陽(yáng)能直接聚焦到一個(gè)灶具上，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的利用，此種技術(shù)很好的達(dá)到了太陽(yáng)能的中高溫收集，但其熱能接受方式單一，僅是采用直接在其上面放置簡(jiǎn)單的灶具，而無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的采集和利用；同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集以便于夜間及陰雨天應(yīng)用；

現(xiàn)有的技術(shù)太陽(yáng)能中高溫的發(fā)電技術(shù)，主要是采用塔式、槽式、及蝶式，槽式太陽(yáng)能是已經(jīng)商業(yè)化的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器件，主要采用外不為玻璃管，內(nèi)部為不銹鋼金屬管，內(nèi)部抽真空，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集；但是該種吸收器價(jià)格高，只有少數(shù)的企業(yè)可以掌握其生產(chǎn)技術(shù)；同時(shí)蝶式太陽(yáng)能與塔式太陽(yáng)能應(yīng)用的主要技術(shù)難題也在于光熱轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器件，特別是塔式太陽(yáng)能，主要由于光熱轉(zhuǎn)換器需要在600-1500度的區(qū)間進(jìn)行工作，由于高溫所采用的金屬器件無(wú)法長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的工作，因而塔式的太陽(yáng)能電站就無(wú)法長(zhǎng)期的進(jìn)行工作，因而需要對(duì)高溫的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器件改進(jìn)。

石英玻璃的光學(xué)性能有其獨(dú)到之處，它既可以透過(guò)紫外光譜，是所有透紫外材料最優(yōu)者，又可透過(guò)可見(jiàn)光和近紅外光譜。用戶可以根據(jù)需要，從185-3500mu波段范圍內(nèi)任意選擇所需品種。由于石英玻璃耐高溫，熱膨脹系數(shù)極小，化學(xué)熱穩(wěn)定性好，氣泡、條紋、均勻性、雙折射又可與一般光學(xué)玻璃媲美，所以它是在各種亞劣場(chǎng)合下工作具有高穩(wěn)定度光學(xué)系統(tǒng)的必不可少的光學(xué)材料。石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小，為5.5×10^-7/℃，只有普通玻璃的1/12-1/20。部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將試樣的灼燒到1200℃后急速投到冷水中，反復(fù)三次以上不允許炸裂，石英玻璃加入適量鈦元素后還可做成零膨脹系數(shù)的材料，由于石英器件的眾多的優(yōu)勢(shì)，將石英器件應(yīng)用于太陽(yáng)能利用，特別是中高溫的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化，將是解決中高溫太陽(yáng)能采集的可行的技術(shù)方法。

隨著太陽(yáng)能鏡技術(shù)的發(fā)展，可以采用普通的光學(xué)鏡或菲涅爾光學(xué)鏡對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集，但是，有太陽(yáng)能鏡技術(shù)將太陽(yáng)能進(jìn)行收集后，將產(chǎn)生很高的熱流密度，采用普通的傳熱材料進(jìn)行轉(zhuǎn)換將無(wú)法實(shí)現(xiàn)高熱流密度的熱能的傳遞，因此，需要一種新型的技術(shù)將太陽(yáng)能進(jìn)行熱能的轉(zhuǎn)換利用，特別是太陽(yáng)能的中高溫度的光熱轉(zhuǎn)換，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的中高溫的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種石英太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化器和石英太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化器陣列及轉(zhuǎn)化方法，采用將石英玻璃器件制造為熱管器件的方法，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集以及利用，使本發(fā)明的轉(zhuǎn)化器適合于不同的溫度的太陽(yáng)能光熱利用，特別是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的中高溫的光熱轉(zhuǎn)換器件，以及應(yīng)用于塔式以及蝶式的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化器件，解決了現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性差、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適用范圍小特別是難以在中高溫中穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。

本發(fā)明充分的利用石英器件的物理化學(xué)性能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集，為太陽(yáng)能的利用提供一種新的技術(shù)手段和方法。采用此種技術(shù)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的不同溫度、大規(guī)模的綜合利用。

具體發(fā)明內(nèi)容如下：

一種石英熱管及陣列太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是：包括至少一個(gè)由石英器件構(gòu)成的熱管、在石英器件的至少一部分殼體上設(shè)置有太陽(yáng)能涂層，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能。

以石英器件為殼體按照熱管的生產(chǎn)制造技術(shù)使其成為熱管，從而成為石英熱管。

流體從熱管的冷凝端與熱管進(jìn)行換熱，流體為液體、氣體、固液混合物、氣液混合物、氣液固混合物中的一種。

對(duì)于400度以下的溫度，通常采用水、導(dǎo)熱油為流體，對(duì)于高于400度的應(yīng)用，可以采用各種金屬、非金屬、化學(xué)鹽類工作介質(zhì)進(jìn)行傳熱換熱；