一種應(yīng)用于太陽能線聚焦集熱器的腔式吸熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種腔式吸熱器，特別涉及一種應(yīng)用于太陽能線聚焦集熱器的腔式吸熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能線聚焦集熱器目前是太陽能中高溫?zé)崂妙I(lǐng)域最成熟的產(chǎn)品之一，其可以應(yīng)用于發(fā)電、供暖、制冷等多個領(lǐng)域，國內(nèi)外建立了許多相關(guān)的示范工程項(xiàng)目。
[0003]在太陽能線聚焦集熱器中，直通式玻璃-金屬真空集熱管是普遍應(yīng)用的一種太陽能吸熱器。金屬吸熱管外涂以選擇性吸收涂層，外側(cè)套以玻璃管以減小熱損失，金屬管與玻璃套管間抽真空，兩端密封連接。這種吸熱器集熱效率較高，但存在生產(chǎn)難度與成本較高，金屬管與玻璃管間的真空難以長期保持等問題。
[0004]腔式吸熱器具有集熱效率較高，制造成本較低、可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)，許多學(xué)者對這種吸熱器進(jìn)行了深入的研究。專利CN 101551169A發(fā)明了一種三角形腔體結(jié)構(gòu)的腔體式太陽能吸收器，充分利用太陽入射光與二次反射光提高光學(xué)效率，腔體開口處設(shè)置玻璃蓋板。專利CN 204313509U公開了一種包括同向設(shè)置集熱內(nèi)管和外管的腔體式集熱管，內(nèi)管與外管之間的管腔中填充保溫材料。專利CN 204084912U公開了一種包括圓形金屬腔體和螺旋式金屬吸收管的腔體式集熱管。以往的相關(guān)論文以及申請的專利大多是對于腔式吸熱器的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，采取的保溫措施基本是吸熱管與腔體外殼間填充常用保溫材料，以及在腔體開口處設(shè)置玻璃蓋板。對于腔式吸熱器提高光學(xué)和傳熱效率、減小熱損失以及夏季防過熱問題仍待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于太陽能線聚焦集熱器的腔式吸熱器，克服現(xiàn)有技術(shù)中腔式吸熱器光學(xué)和傳熱效率低、熱損失大以及夏季過熱的問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于太陽能線聚焦集熱器的腔式吸熱器，包括吸熱體和腔體外殼，所述吸熱體包括吸熱管，內(nèi)肋片，外肋片三部分，外肋片與腔體外殼通過導(dǎo)熱系數(shù)較小材質(zhì)的固定螺栓連接，連接處加裝保溫隔板，腔體外殼由外殼內(nèi)層、空氣夾層或真空層、外殼外層三部分組成，吸熱體與外殼內(nèi)層之間設(shè)有保溫層，腔體開口處設(shè)有玻璃蓋板，腔體開口內(nèi)部兩側(cè)設(shè)有反射板，反射板與豎直方向成固定角度，面向吸熱管，形成上寬下窄的梯形結(jié)構(gòu)，腔體底部設(shè)有防過熱板，防過熱板下表面涂有反射涂層，腔式吸熱器借助支架連接件與支架連接，固定于聚光器上。
[0007]所述吸熱管、內(nèi)肋片、外肋片為金屬材質(zhì)，吸熱管為圓管，內(nèi)部流動有傳熱工質(zhì)，吸熱管內(nèi)設(shè)有內(nèi)肋片，吸熱管壁與外肋片表面涂有選擇性吸收涂層，外肋片兩側(cè)與豎直方向成固定角度，形成梯形結(jié)構(gòu)。
[0008]所述玻璃蓋板嵌入在外殼內(nèi)層與外殼外層之間，玻璃蓋板下表面中間位置設(shè)置于聚光器焦點(diǎn)處。
[0009]所述防過熱板由防過熱板控制機(jī)構(gòu)控制，通過防過熱板傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)防過熱板的開啟與關(guān)閉。
[0010]所述防過熱板在腔體兩側(cè)或一側(cè)設(shè)計(jì)，繞防過熱板轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，由防過熱板控制機(jī)構(gòu)控制，通過防過熱板傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，防過熱板傳動機(jī)構(gòu)形式為皮帶或齒輪傳動，由電機(jī)控制。
[0011 ]所述防過熱板也可以為柔軟材料制成，由防過熱板控制機(jī)構(gòu)控制開啟與關(guān)閉，通過防過熱板傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，防過熱板傳動機(jī)構(gòu)為皮帶或鏈條形式，以滑輪為支點(diǎn)傳動，由電機(jī)控制。
[0012]所述防過熱板還可以為卷簾結(jié)構(gòu)，在腔體兩側(cè)或一側(cè)設(shè)計(jì)，所述防過熱板傳動機(jī)構(gòu)和防過熱板控制機(jī)構(gòu)為一個整體的防過熱板傳動控制機(jī)構(gòu)，在開啟狀態(tài)下，防過熱板收縮在防過熱板傳動控制機(jī)構(gòu)內(nèi)；在關(guān)閉狀態(tài)下，防過熱板伸展遮擋腔體開口。所述防過熱板控制機(jī)構(gòu)利用主動式電機(jī)控制或者利用被動式熱力膨脹驅(qū)動來控制防過熱板的開啟與關(guān)閉。
[0013]所述支架連接件由上下兩部分組成，幾何形狀與吸熱體相匹配，支架連接件與腔式吸熱器連接處鋪設(shè)保溫材料，支架連接件上下兩部分通過螺栓連接。
[0014]所述腔式吸熱器模塊化設(shè)計(jì)，相鄰兩個吸熱器通過螺紋、法蘭或焊接連接，借助支架連接件與支架連接，固定于聚光器上。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在腔式吸熱器內(nèi)部設(shè)置反射板，以及在吸熱管外設(shè)置梯形結(jié)構(gòu)外肋片，有效提高腔式吸熱器光學(xué)效率。通過在吸熱管內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)肋片，有效提高傳熱效率。通過腔式吸熱器吸熱體與腔體外殼連接處進(jìn)行隔熱“斷橋”處理，利用導(dǎo)熱系數(shù)較小材質(zhì)的固定螺栓連接，連接處加裝保溫隔板，以及在腔體開口處設(shè)計(jì)玻璃蓋板，有效減小向外散熱損失。設(shè)計(jì)常規(guī)保溫材料與空氣夾層或真空層復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)可以減小腔式吸熱器尺寸，以減小其暴露在室外空氣的面積，減小熱損失。在腔式吸熱器開口處設(shè)計(jì)防過熱板，可以有效解決腔式吸熱器夏季過熱問題，而不必像目前常采用的移動聚光器方式，相比之下，本發(fā)明設(shè)計(jì)的幾種防過熱板形式靈活方便。通過與吸熱體幾何形狀相匹配的支架連接件設(shè)計(jì)，可以有效實(shí)現(xiàn)腔式吸熱器模塊化組裝與設(shè)計(jì)。
[0016]本發(fā)明的腔式吸熱器具有光學(xué)性能高、傳熱性能好、熱損失小、尺寸小、防過熱、模塊化安裝等特點(diǎn)，為太陽能線聚焦集熱器進(jìn)一步大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0017]圖1是實(shí)施例1的腔式吸熱器垂直于長度方向剖面圖；
[0018]圖2是實(shí)施例1的腔式吸熱器端部軸測圖；
[0019]圖3是腔式吸熱器端部支架連接件軸測圖；
[0020]圖4是腔式吸熱器與拋物面槽式聚光器連接軸測圖；
[0021 ]圖5是腔式吸熱器集熱剖面圖；
[0022]圖6是實(shí)施例1的腔式吸熱器打開狀態(tài)剖面圖；
[0023]圖7是實(shí)施例2的腔式吸熱器軸測圖；
[0024]圖8是實(shí)施例2腔式吸熱器打開狀態(tài)剖面圖；
[0025]圖9是實(shí)施例2腔式吸熱器關(guān)閉狀態(tài)剖面圖；
[0026]圖10是實(shí)施例3腔式吸熱器打開狀態(tài)剖面圖；
[0027]圖11是實(shí)施例3腔式吸熱器關(guān)閉狀態(tài)剖面圖；
[0028]圖中:1、吸熱管，2、內(nèi)肋片，3、外肋片，4、固定螺栓，5、保溫隔板，6、保溫層，7、外殼內(nèi)層，8、空氣夾層或真空層，9、外殼外層，10、玻璃蓋板，11、反射板，12、支架連接件，13a、實(shí)施例I中防過熱板，13b、實(shí)施例2中防過熱板，13c、實(shí)施例3中防過熱板，14、反射涂層，15、防過熱板轉(zhuǎn)軸，16a、實(shí)施例1中防過熱板傳動機(jī)構(gòu)，16b、實(shí)施例2中防過熱板傳動機(jī)構(gòu)，17a、實(shí)施例I中防過熱板控制機(jī)構(gòu)，17b、實(shí)施例2中防過熱板控制機(jī)構(gòu)，17c、實(shí)施例3中防過熱板傳動控制機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
[0030]實(shí)施例1
[0031]如圖1-2所示，本發(fā)明為應(yīng)用于太陽能線聚焦集熱器的腔式吸熱器，包括吸熱體和腔體外殼，所述吸熱體包括吸熱管I，內(nèi)肋片2，外肋片3三部分，吸熱管1、內(nèi)肋片2、外肋片3為金屬材質(zhì)，吸熱管I為圓管，內(nèi)部流動有傳熱工質(zhì)，吸熱管I內(nèi)設(shè)有內(nèi)肋片2以增強(qiáng)傳熱，吸熱管壁與外肋片3表面涂有選擇性吸收涂層(吸收率大，發(fā)射率小)，共同吸收進(jìn)入腔體的太陽光，將熱量傳遞給傳熱工質(zhì)。外肋片3兩側(cè)與豎直方向成固定角度(面向腔體開口方向)，形成梯形結(jié)構(gòu)。腔式吸熱器吸熱體與腔體外殼連接處進(jìn)行隔熱“斷橋”處理，以減小向外散熱損失，外肋片3與腔體外殼通過導(dǎo)熱系數(shù)較小材質(zhì)的固定螺栓4連接，連接處加裝保溫隔板5，形成溫度較高的吸熱體與腔體外殼隔熱連接處理，減小向外導(dǎo)熱損失。腔體外殼由外殼