[發明專利]一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202010743346.6
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111854187B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 陳海飛;劉艷艷;王睿;孫運蘭;劉恩海;楊潔
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F24S23/71
• 分類號: F24S23/71;F24S10/30;F24S50/00;F28D7/06;F28F9/22;F17D1/08;F17D5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

1.一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，包括可調節式CPC聚光器(1)、石油管道(2)、換熱器(4)、集熱器(5)、智能控制器(10)；所述可調節式CPC聚光器(1)由光板連接而成，設置于石油管道(2)外側，由智能控制器(10)控制調節，改變聚光倍數，從而改變石油的運輸速度；所述石油管道(2)末端接通換熱器(4)，換熱器(4)內經過油水換熱，將熱量儲存在所述與換熱器(4)連接的集熱器(5)內；

壓力表(7)設置于石油管道(2)的進、出口處，用來測量進、出口處石油的壓力值，同時壓力表(7)的壓力信號作為一種信息變量接入智能控制器(10)的控制器(11)內，作為輸入的參考數值；流量計(9)設置于油庫和可調節式CPC聚光器(1)之間，用來測量進口石油的流量，同時流量計(9)的流量信號作為第二種信息變量接入智能控制器(10)的控制器(11)內，作為輸入的參考數值；油罐溫度計(8)設置于石油管道(2)的進、出口處，用來測量進、出口處石油的溫度值，同時油罐溫度計(8)的溫度信號作為第三種信息變量接入智能控制器(10)的控制器(11)內，作為輸入的參考數值。

2.如權利要求1所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，所述智能控制器(10)采用多變量系統連接，由流量、壓力、溫度作為參考數值共同控制，可調節式CPC聚光器(1)的聚光角度作為被控對象，當石油管道(2)內石油的流量、壓力、溫度發生變化時，就會對被控對象產生擾動，從而使得可調節式CPC聚光器(1)在智能控制器(10)的驅動下執行改變聚光角度的命令，繼而調整了聚光倍數，改變了石油管道(2)內石油的溫度，從而控制石油的流速。

3.如權利要求1或2所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，所述可調節式CPC聚光器(1)包括兩個鏡面鋁拋物反射面和折線形吸收器，可調節式CPC聚光器(1)的每塊光板獨立安裝，中間通過鉸鏈連接，通過智能控制器調節兩個鏡面鋁拋物反射面的角度，改變聚光倍數，可調節式CPC聚光器(1)的聚光倍數為2-6倍。

4.如權利要求1或2所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，所述換熱器(4)采用垂直折流板換熱器，所述垂直折流板換熱器包括管子(4-1)、外殼(4-2)、管板(4-3)、封頭(4-5)、擋板(4-6)、連接管(4-7)、封頭進口(4-8)和封頭出口(4-9)，垂直折流板換熱器的傳熱面由管子(4-1)構成，所述管板(4-3)用來固定管子(4-1)，管子(4-1)與管板(4-3)再封裝在外殼(4-2)內，所述外殼(4-2)兩端有封頭(4-5)，連接管(4-7)與封頭進口(4-8)分別設置于外殼(4-2)的上表面兩端，封頭出口(4-9)設置于外殼(4-2)的下表面，與封頭進口(4-8)同側；擋板(4-6)垂直固定在外殼(4-2)和管子(4-1)上。

5.如權利要求4所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于：所述垂直折流板換熱器的管子(4-1)采用U形管。

6.如權利要求4所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于：所述垂直折流板換熱器一端的封頭(4-5)里加一塊隔板(4-4)，構成兩管程結構，避免因管子(4-1)受熱膨脹引起的熱應力。

7.如權利要求1、2、5或6所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，所述集熱器(5)采用儲水箱；所述石油管道(2)外覆蓋有保溫層(3)，且保溫層(3)位于可調節式CPC聚光器(1)內側。

8.如權利要求4所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統，其特征在于，所述集熱器(5)采用儲水箱；所述石油管道(2)外覆蓋有保溫層(3)，且保溫層(3)位于可調節式CPC聚光器(1)內側。

9.采用權利要求8所述的一種智能可調節太陽能聚光石油輸運減阻集熱系統的工作方法，其特征在于，具體如下：

入射的太陽光不斷照射到可調節式CPC聚光器(1)兩側的兩個鏡面鋁拋物反射面以及兩鏡面鋁拋物反射面之間的折線形吸收器上，底部的折線形吸收器不斷吸收上面鏡面鋁拋物反射面反射的能量，并且能量穿過保溫層(3)和石油管道(2)被石油吸收，從而石油溫度升高，其黏度降低，在石油管道(2)內的運動速度增加，石油管道(2)阻力降低；可調節式CPC聚光器(1)的光板通過智能控制器(10)利用流量、溫度、壓力作為信息變量自動調控角度，從而改變聚光倍數；可調節式CPC聚光器(1)收集的剩余能量被換熱器(4)內的管道內的冷水吸收，將熱量儲存在集熱器(5)里；

在換熱器(4)中，冷水從封頭進口(4-8)流進管子(4-1)里，再經封頭出口(4-9)流出；高溫石油從外殼(4-2)上的連接管(4-7)進入換熱器(4)，在外殼(4-2)和管子(4-1)之間流動，與冷水進行換熱。