[發明專利]一種半嵌入式8字外形腔式太陽能吸熱器及其工作方法

有效

• 申請號: 201610287339.3
• 申請日: 2016-04-30
• 公開（公告）號: CN105841363B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 龍新峰;廖珊珊;唐永銓;賴永鑫;張麗樺
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F24S23/30
• 分類號: F24S23/30;F24S23/71;F24S60/00;F24S50/20;F24S70/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種半嵌入式8字外形腔式太陽能吸熱器，其特征在于所述的腔式太陽能吸熱器包括光線收集部分、低溫加熱部分、高溫加熱部分及二次加熱部分；二次加熱部分為均勻鑲嵌在玻璃外殼（1）外表面的正六邊形凸面鏡（9）；玻璃外殼(1)與鋼質內殼（3）之間的間隔為絕熱真空層（2），兩者外形均為下端開口8字形；鋼質內殼（3）的內側為帶凹槽的軟質傳熱層（25），高溫段螺旋換熱盤管(4)、低溫段螺旋換熱盤管（23）均以半嵌入的形式與軟質傳熱層（25）相連接；以腔體中部低溫出料口（14）及高溫進料口（13）所在平面為界限，以上至頂部的高溫出料口（10）為高溫加熱部分，以下至腔口為低溫加熱部分，腔口附近設置低溫進料口（15）；低溫加熱部分與光線收集部分的反光式擋風板（19）在腔口處無縫連接。

2.根據權利要求1所述的一種半嵌入式8字外形腔式太陽能吸熱器，其特征在于光線收集部分包括腔口凸面鏡(16)、反光式擋風板(19)；圓臺形反光式擋風板（19）在腔口處分別與8字形玻璃外殼（1）及鋼質內殼（3）無縫連接，并封閉了玻璃外殼（1）與鋼質內殼（3）間的間隙，形成絕熱真空層（2）；反光式擋風板（19）靠絕熱真空層（2）的一側涂紅外涂層面（17），而靠開腔一側為光滑外鏡面（18），能反射來自于聚光器的光線，并送至內腔；腔口凸面鏡（16）在腔口所在平面與反光式擋風板（19）無縫連接，從而形成了以8字外形的軟質傳熱層（25）為主體，反光式擋風板（19）、腔口凸面鏡（16）作為封口的封閉內腔，其中腔口凸面鏡（16）與腔口的直徑相等；利用腔口凸面鏡(16)的聚焦及封閉作用；光滑外鏡面（18）能將部分即將逃逸的光線再次反射至內腔。

3.根據權利要求1所述的一種半嵌入式8字外形腔式太陽能吸熱器，其特征在于低溫加熱部分為8字的下半部分，其半徑R₁為200~400mm；由真空抽氣孔(8)、低溫進料口(15)、低溫出料口(14)、低溫段螺旋換熱盤管(23)、低溫導熱流體(24)、軟質傳熱層(25)、鋼質內殼(3)、玻璃外殼(1)、絕熱真空層(2)、螺栓(22)、氣孔(21)、密封橡膠圈(20)組成；其中腔口附近的真空抽氣孔(8)配有密封橡膠圈，用于連接抽真空機器；低溫段螺旋換熱盤管(23)為單向盤管，盤管外徑φ₁為20~25mm，內徑φ₂為17~22mm，盤管之間間距1~2mm，且盤管內側含螺紋，外側打磨成粗糙表面并涂有吸光材料；盤管部分嵌入軟質傳熱層(25)，以使得管內工質受熱均勻,軟質傳熱層(25)的厚度h₂為15~20mm；低溫導熱流體(24)為水或其他低溫工質；軟質傳熱層(25)上開槽，槽直徑與換熱盤管外徑φ₁相當，槽深h₁為換熱盤管外半徑，即φ₁=2h₁；槽間距與換熱盤管間距相等，確保盤管能嵌入槽中；位于軟質傳熱層（25）外側并與其緊密相接的鋼質內殼(3)厚度d₃為5~8mm；玻璃外殼(1)為高透光率的石英玻璃，透光率大于0.95，厚度d₁為2~3mm，且外表面鑲有正六邊形凸面鏡(9)，玻璃外殼（1）與鋼質內殼（3）間的間隔為絕熱真空層（2）。

4.根據權利要求1所述的一種半嵌入式8字外形腔式太陽能吸熱器，其特征在于高溫加熱部分用于加熱高溫工質，為8字的上半部分，其半徑R₂為200~400mm；包括高溫進料口(13)、高溫出料口(10)、玻璃外殼(1)、絕熱真空層(2)、鋼質內殼(3)、軟質傳熱層(25)、高溫段螺旋換熱盤管(4)、高溫導熱流體(5)、螺栓(6)、氣孔(11)、密封橡膠圈(12)；其中高溫段螺旋換熱盤管(4)為單向盤管，盤管外徑φ₁為20~25mm，內徑φ₂為17~22mm，盤管之間間距1~2mm，且盤管內側含螺紋，外側打磨成粗糙表面并涂有吸光材料，增強其吸光能力；盤管部分嵌入軟質傳熱層(25)，使得工質受熱均勻,軟質傳熱層(25)的厚度h₂為15~20mm；高溫導熱流體(5)為重油或其他高溫工質；高溫加熱段中鋼質內殼(3)、玻璃外殼(1)及軟質傳熱層(25)的相關參數、結構關系均與低溫加熱段相同；低溫加熱部分和高溫加熱部分組成腔體的主要部分，兩者有獨立進出料口，可用于中高溫太陽能熱利用系統內對不同溫度要求工質的加熱，實現不同溫度傳熱流體的輸送。