[實用新型]一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器

有效

• 申請號: 201220612985.X
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN202869035U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 王富強;林日億;李夏赟;魏東蘭;張慧;秦愛民;孟凡軍;劉娟娟;初小林
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F24J2/24
• 分類號: F24J2/24;F24J2/46;F24J2/51
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能吸熱器，具體涉及一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，屬于太陽能熱利用技術領域。

背景技術

碟式太陽能熱發電系統中的單碟或多碟聚光系統利用自身的幾何光學特性將低輻射熱流密度的太陽光匯聚后，形成高輻射熱流密度。安置在碟式聚光系統焦平面處的腔體式太陽能吸熱器吸收高倍匯聚的太陽能輻射，通過耦合換熱的方式將太陽能轉換為熱能。

平頂錐形(包括：圓柱形、正平頂錐形和倒平頂錐形)腔體式太陽能吸熱器的吸熱體一般由金屬管盤繞而成平頂錐形換熱面，吸熱體的金屬管內部走換熱流體，金屬管外壁面靠近吸熱器腔體內部側吸收高匯聚太陽能輻射熱流，金屬管外壁面遠離吸熱器腔體側敷以保溫層進行隔熱以減少換熱損失。然而，平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管在盤繞過程中由于在同一底面處盤繞而很難布滿整個底面，存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題，死角面積約占底面面積的10％。如印度工業大學制造的圓柱形腔體式太陽能吸熱器就存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題。專利申請號為201110233099.6，發明名稱為一種底面內凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器的專利申請文件中公開的太陽能吸熱器存在一定的光學損失。

此外，當聚光系統的聚光性能一定時，雖然增大腔體式太陽能吸收器的幾何外形尺寸可以減少光學損失，但碟式聚光系統焦平面處支架的安裝空間尺寸有限，因此，增大腔體式太陽能吸收器的幾何外形尺寸會帶來安裝困難以及增加保溫材料等問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，來解決傳統平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管盤繞過程中無法布滿整個底面的問題，以及在不改變吸熱器安裝尺寸的前提下增加平頂錐形腔體式太陽能吸收器吸收面積以達到降低吸熱器光學損失的目的。

本實用新型的技術方案是：一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器包括工作介質出口管、工作介質進口管、吸熱器殼體、吸熱器側面段螺旋盤管、吸熱器底面段螺旋盤管和石英棉保溫層，吸熱器殼體為下敞口式殼體，所述吸熱器殼體的底面為內凸式結構，吸熱器殼體的底部為曲面半球體，吸熱器側面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的側面內壁上，吸熱器底面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的底面上，吸熱器側面段螺旋盤管與吸熱器底面段螺旋盤管連通，吸熱器殼體的外表面上設置有石英棉保溫層，所述工作介質進口管穿設在石英棉保溫層內，且工作介質進口管與吸熱器側面段螺旋盤管的進口端連通，工作介質出口管穿設在石英棉保溫層內，且工作介質出口管與吸熱器側面段螺旋盤管的出口端連通。

本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果：

1、由于底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管沿吸熱器底面段殼體盤繞過程中，圓管盤繞不再是在同一平面處盤繞，而是沿吸熱器底面段殼體向腔體內側成曲面半球體狀盤繞，形成一種內凸起曲面半球形。圓半徑R_i沿高度h不斷的減小，在高度h處，圓半徑R_i達到最小。與底面金屬管同一平面上管盤繞相比，這種底面內凸起曲面半球形盤繞很容易，并可以達到圓半徑R_i理論最小值，可以解決傳統平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管在盤繞過程中很難布滿整個底面的問題。

2、在不增大平頂錐形腔體式太陽能吸收器幾何外形尺寸的前提下，本實用新型提出的底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的底面光線接收面積大于底面為平面的傳統平頂錐形腔體式太陽能吸熱器及底面內凸起腔體式太陽能吸熱器的底面光線接收面積(參見圖7)，達到了進一步減少光學損失的目的。

附圖說明

圖1是一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的結構示意圖；

圖2是吸熱器的曲面半球體底面在笛卡爾坐標系下的示意圖；

圖3是控制參數κ＝0，c＝1/2f時曲面半球體形狀；

圖4是控制參數κ＝1，c＝1/R時曲面半球體形狀；

圖5是控制參數κ＜0時曲面半球體形狀；

圖6是控制參數κ＞0且κ≠1時曲面半球體形狀；

圖7是底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器與專利申請號為201110233099.6，發明名稱為一種底面內凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器中公開的吸熱器的底面面積對比圖(a為本實用新型的底面，b為底面內凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器的底面)。

具體實施方式