[發(fā)明專利]固體粒塊線聚焦太陽能光熱轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510415452.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN105318574A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都奧能普科技有限公司
• 主分類號(hào): F24J2/34
• 分類號(hào): F24J2/34;F24J2/26;F24J2/46
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能熱能利用，特別是線聚焦太陽能光熱轉(zhuǎn)換器及其溫控裝置。

背景技術(shù)

在太陽能領(lǐng)域，采用熔融鹽蓄熱傳熱，雖然熔融鹽可以實(shí)現(xiàn)高溫的儲(chǔ)存，但是由于其需要從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，因而需要熱能將其加熱，同時(shí)熔融鹽的毒性、經(jīng)濟(jì)型、安全性也存在問題，因而熔融鹽蓄熱的使用受到限制。同時(shí)，其傳熱溫度通常不高于600度，對(duì)再高的溫度，無法實(shí)現(xiàn)傳熱。

在太陽能領(lǐng)域，也采用空氣或其他氣體進(jìn)行蓄熱，但其熱熔小，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的熱能存儲(chǔ)。

對(duì)于線聚焦太陽能聚焦系統(tǒng)，通常采用熔融鹽進(jìn)行傳熱，但是由于熔融鹽溫度的限制，僅僅可以提供600度溫度，為了實(shí)現(xiàn)高溫采用空氣進(jìn)行傳熱，但是，空氣的熱容很小，很難傳遞大量的熱能。

現(xiàn)有的線聚焦太陽能光熱轉(zhuǎn)換器為采用斯特林機(jī)發(fā)電的裝置，也有采用螺旋管，采用水或者導(dǎo)熱油，采用泵驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換熱的設(shè)備，但是其轉(zhuǎn)換的溫度不高于400度，也有采用空氣作為傳熱工作介質(zhì)，但需要非常大的換熱器，因而無法實(shí)現(xiàn)，目前沒有適合的方式實(shí)現(xiàn)線聚焦400度以上的高溫的換熱。

由于以前所設(shè)計(jì)的光熱轉(zhuǎn)換器都是低溫采用，所使用的傳熱工作介質(zhì)為水、導(dǎo)熱油、空氣。

本發(fā)明人發(fā)明了利用固體進(jìn)行傳熱的固體粒塊，并用于其進(jìn)行傳熱，因而需要可以使用固體粒塊進(jìn)行轉(zhuǎn)換的光熱轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供線聚焦太陽能光熱轉(zhuǎn)換器，采用固體粒塊取代熔融鹽和空氣，由于固體粒塊的傳熱及流動(dòng)的特征與熔融鹽和空氣不同，因而需要按照固體粒塊的性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用一個(gè)管道，在其管道內(nèi)設(shè)置有螺旋器件，螺旋器件由圓柱螺旋線或螺旋管組成，螺旋器件固定在轉(zhuǎn)桿上，轉(zhuǎn)桿與電機(jī)進(jìn)行連接，并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，固體粒塊可以經(jīng)由進(jìn)口進(jìn)入到螺旋管道內(nèi)，流經(jīng)螺旋管道后從出口流出；這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得固體粒塊可以實(shí)現(xiàn)高效的換熱以及在光熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)完成流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了采用固體粒塊完成太陽能高溫的傳熱及蓄熱。

具體發(fā)明內(nèi)容如下：

至少有一個(gè)管道，在管道的一端設(shè)置有進(jìn)口，在另外一端設(shè)置有出口，固體粒塊可以從進(jìn)口進(jìn)入到管道內(nèi)部，在管道的腔體內(nèi)部設(shè)置有螺旋器件，螺旋器件由圓柱螺旋線或螺旋管組成，螺旋器件固定連接在轉(zhuǎn)桿上，轉(zhuǎn)桿設(shè)置在管道內(nèi)容，并與管道的軸線重合或平行，螺旋器件的進(jìn)口與管道的進(jìn)口相互聯(lián)通，螺旋器件的出口與管道的出口相互聯(lián)通，在管道內(nèi)部或者周圍設(shè)置有至少一個(gè)電機(jī)，電機(jī)與轉(zhuǎn)桿進(jìn)行連接，電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)固定在其上的螺旋器件在管道內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，固體粒塊可以經(jīng)由開口部位進(jìn)入到螺旋管道內(nèi)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下螺旋管道轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)螺旋管道內(nèi)的固體粒塊從進(jìn)口流動(dòng)到出口；

在管道的外側(cè)設(shè)置有太陽能涂層，可以將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能；

固體粒塊從管道的進(jìn)口部位進(jìn)入到螺旋管內(nèi)，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在螺旋管內(nèi)流動(dòng)，太陽能經(jīng)照射設(shè)置在管道外壁的太陽能涂層，將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，再通過管道壁與管道內(nèi)部的固體粒塊進(jìn)行換熱，固體粒塊被加熱到100-1500度的溫度，被加熱的固體粒塊從開口處流出，從而實(shí)現(xiàn)100-1500度的溫度太陽能光熱的采集和轉(zhuǎn)換。

管道材料為金屬或非金屬或者金屬和非金屬復(fù)合管，管道的截面形狀選擇些列一種：圓形、矩形、多面體、弧形、多角形。

為了增加光熱轉(zhuǎn)換效率，在管道的內(nèi)壁或外壁上設(shè)置有翅片、凸點(diǎn)、凹槽。

在管道內(nèi)設(shè)置有擾動(dòng)裝置，隨著溫度的增加擾動(dòng)裝置進(jìn)行變性膨脹，來實(shí)現(xiàn)對(duì)固體粒塊的擾動(dòng)，增加其傳熱能力。

擾動(dòng)器件采用耐高溫的膨脹金屬材料，并將其設(shè)置成為彈簧形狀，

在管道的外部設(shè)置有透光材料管道，透光材料管道設(shè)置有真空夾層，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫的管道進(jìn)行保溫。

透光材料選擇自下列一種：耐高溫玻璃、微晶玻璃、石英玻璃。

為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的光熱轉(zhuǎn)換與換熱，設(shè)置有多個(gè)電機(jī)，電機(jī)設(shè)置在管道外部并與一個(gè)電機(jī)齒輪進(jìn)行連接，在管道內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)空心軸承，空心軸承的外壁上設(shè)置有軸承齒輪，空心軸承的外部與螺旋器件進(jìn)行連接，電機(jī)齒輪與軸承齒輪進(jìn)行連接，電機(jī)齒輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，到帶動(dòng)軸承齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入帶動(dòng)與其連接的螺旋器件在管道內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，固體粒塊從上一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過軸承上的空心部位進(jìn)入到與軸承連接的螺旋器件內(nèi)的管道內(nèi)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)在管道內(nèi)流動(dòng)。

多個(gè)電機(jī)布置在一個(gè)長(zhǎng)的管道的外部的不同位置，固體粒塊依次被不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)的管道內(nèi)的流動(dòng)。

所述的固體粒塊為直徑為1-300MM球體，材料為鋼、鐵、陶瓷、氧化鋁、玻璃、石墨、尾款粉、鋼鐵渣的一種或多種。