[发明专利]异形模块式空腔太阳能高温接收器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能接收器，特别是一种适合太阳能热发电装置使用的异形模块式空腔太阳能高温接收器，属于太阳能热利用技术领域。

背景技术

太阳能高温接收器是太阳能热发电系统的关键核心部件，各国围绕该技术进行了很多研究。现有高温太阳能接收器可分为两种形式：外部受光型和空腔型。相比之下，前者热损失较大，温度较低，一般在600度以下；而空腔型接收器温度较高，适合于高聚光比的高温太阳能热发电。例如，碟式太阳能热发电系统通常采用碟式抛物面反射聚光器和斯特林发动机，加热温度可达750℃左右。

空腔接收器的发展趋势是：工质温度参数越来越高，这样更适合于现代高温度参数的燃气轮机发电循环。国际上采用的空腔式接收器光热转换率已达90％以上。

然而，目前空腔太阳能高温接收器的制造工艺比较复杂，造价昂贵，不便于工程化推广应用，一直停留在实验阶段，成为太阳能热发电技术发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是：针对以上现有技术存在的问题，提出一种模块结构的空腔太阳能高温接收器，从而在保证理想光热转换率的前提下，降低制造成本，便于规模化生产。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种异形模块式空腔太阳能高温接收器，包括一端开口的内凹杯状吸热腔、安装在杯口外的进光透明玻璃窗、覆盖吸热腔外壁的保温层、包覆保温层的外壳，以及工作流体进口和工作流体出口，所述吸热腔由一组自其杯口延伸至杯底中心汇合的夹层壁板拼合而成，所述工作流体进口环绕杯口，且分别与就近的各夹层壁板连通，所述工作流体出口位于杯底中心，分别与汇合与此的各夹层壁板连通，从而形成由工作流体进口分别经各壁板的夹层内，再汇集到工作流体出口的工作流体通道。

本发明进一步的完善是，所述吸热腔杯底呈锥顶状，所述各夹层壁板形状相同。

该异形模块式空腔太阳能高温接收器显然具有良好的吸热性能和理想的光热转换率，而由金属板夹层壁板拼接而成的内凹杯状吸热腔结构和制造工艺简单，因为采用模块化构造，因此显著降低成本，从而可以使空腔太阳能高温接收器走出实验室阶段，得到工业化推广应用，推动太阳能热发电技术的发展。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例一的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例一的立体结构图。

图4为本发明实施例二的吸热箱体结构示意图。

图5为本发明实施例二的剖面示意图。

图6为本发明实施例二的俯视剖面示意图。

图7为本发明实施例三的吸热箱体结构示意图。

图8为本发明实施例三的结构剖面示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的异形模块式空腔太阳能高温接收器如图1、图2、图3所示，包括一端开口内凹形的杯状吸热腔1，安装于吸热腔杯口外的进光透明玻璃窗2，覆盖吸热腔外壁的保温层3，包覆保温层的外壳4，以及连通于吸热腔的工作流体进口5和工作流体出口6。

吸热腔1由一组12块自其杯口延伸至杯底中心汇合的夹层壁板拼合而成，杯底呈锥顶状，各夹层壁板形状相同，分别由曲面金属板11拼接而成，其内部形成工作流体通道13。杯状吸热腔1的外部由保温层3及其外壳4覆盖，该保温层3减少了吸热腔与外界空气的换热量，进一步降低了太阳能接收器的热损失，而保温层的外壳4则起到了固定及加强接收器结构的作用。杯状吸热腔1腔体内壁表面还涂有高温太阳能吸收涂层8，从而增加了太阳能接收器的吸收比。

吸热腔的工作流体进口5由一环绕杯口的进口环管12构成，该环管12分别由各曲面金属板11上的通孔与各夹层壁板的流体通道13相连。工作时，工作流体可以通过环形进口管12均匀的流入各夹层壁板。各夹层壁板的流体通道13在接收器锥顶端汇聚，与此处的工作流体出口6连通。工作时，经杯状吸热腔1加热的工作流体通过工作流体出口6流出接收器，进入下一级系统。为了使工作流体流动均匀，增强换热性能，可在吸热腔1内壁的双层结构内增加流道，如螺旋形上升流道或放射状上升流道。

本实施例中的吸热腔1杯口设有一组反射镜组成的外扩喇叭口状CPC复合材料曲面聚光器7，这样可以增加太阳能接收器的入射光角度。通过CPC聚光器7和高温太阳能吸收涂层8的设置，降低了太阳能高温接收器的光热损失，使得其光热转换率进一步提高。