[发明专利]一种具有光学窗口的腔体式太阳能吸热器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种具有光学窗口的腔体式太阳能吸热器。

背景技术

目前，太阳能吸热器是热发电系统的核心部件，它将太阳光能量转化为工作流体的热能。由于吸热器长期工作在高密度、变化的辐射热流条件下，其工作环境非常恶劣，聚集后的太阳能焦斑热流分布时空高度不均匀，导致吸热器表面的热应力很大，且吸热器局部温度过高时亦容易发生局部烧穿等破坏，这会严重影响吸热器的安全稳定运行。美国SolarOne电站和西班牙CESA-I电站都发生过吸热器的热应力破坏，导致电站停止运行。吸热器的设计主要取决于聚光器的类型、温度和压力工作范围、辐射通量。随着温度、压力和太阳能辐射通量的增大，有效处理经聚焦增强的太阳能变得越来越困难，这对吸热器的设计带来巨大挑战。

发明内容

本发明为解决现有太阳能吸热器吸收的太阳能辐射热流分布不均匀，导致吸热器局部温度过高且容易发生烧穿的问题，提供一种具有光学窗口的腔体式太阳能吸热器。

本发明包括吸热器和吸热管，所述吸热管插入吸热器的腔体内部，并且吸热管按照吸热器的内腔体形状盘在吸热器的内壁上，吸热器的内腔形状为半球形，它还包括上凸式光学玻璃体和护板，所述吸热器为空腔体，护板为环形，护板固定在吸热器入口上，所述上凸式光学玻璃体设置在护板上，上凸式光学玻璃体面向吸热器的入口面为凸面，背向吸热器的入口面为平面；它还包括调节活动栓和螺帽，所述调节活动栓包括一个U形缺口和一个螺杆，护板的圆周壁上设置有两个凹槽，所述凹槽沿护板的轴向分布，两个凹槽分别设置在护板的直径方向的两端，所述调节活动栓的螺杆插入护板的凹槽中，调节活动栓的U形缺口含嵌上凸式光学玻璃体的边缘，螺帽旋合在螺杆的外端部。

本发明的有益效果：采用本发明所述的上凸式光学窗口的腔体式太阳能吸热器，在不增加热损失面积的情况下，加大了内部吸收面积，通过上凸式光学玻璃体折射作用重新分配聚集太阳能能束，使光线在腔体内部的分布比较均匀，从而使吸热管上的选择性吸收涂层的温度分布更加均匀，降低了吸收涂层上的温度梯度，进而减小了超温热斑和热应力集中的几率，不会产生吸热器局部温度过高而发生烧穿现象，因此，本发明是一种安全高效的利用太阳能的腔体式吸热器装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是本发明装置在工作状态下的连接结构示意图，图3是太阳能辐射热流图，4是吸热器的腔体壁面的太阳能辐射热流分布图；图5是本发明所述的吸热器腔体与普通球形腔体吸热器的壁面吸收太阳能辐射热流分布的对比图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括吸热器8和吸热管9，所述吸热管9插入吸热器8的腔体内部，并且吸热管9按照吸热器8的内腔体形状盘在吸热器8的内壁上，吸热器8的内腔形状为半球形，它还包括上凸式光学玻璃体6和护板4，所述吸热器8为空腔体，护板4为环形，护板4固定在吸热器8入口上，所述上凸式光学玻璃体6设置在护板4上，上凸式光学玻璃体6面向吸热器8的入口面为凸面，背向吸热器8的入口面为平面。

本实施方式所述护板4为连接吸热器8和上凸式光学玻璃体6的部件，用于固定和控制上凸式光学玻璃体6的位置，同时也形成封闭的吸热器8的结构，也减小了对工作体流体的热量损失。

具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同之处在于，它还包括调节活动栓5和螺帽10，所述调节活动栓5包括一个U形缺口5-1和一个螺杆5-2，护板4的圆周壁上设置有两个凹槽4-1，所述凹槽4-1沿护板4的轴向分布，两个凹槽4-1分别设置在护板4的直径方向的两端，所述调节活动栓5的螺杆5-2插入护板4的凹槽4-1中，调节活动栓5的U形缺口5-1含嵌上凸式光学玻璃体6的边缘，螺帽10旋合在螺杆5-2的外端部。

本实施方式所述的调节活动栓5的工作原理为：在调节上凸式光学玻璃体6的位置时，先旋松螺帽10，然后把上凸式光学玻璃体6调整到适当的位置，调节活动栓5也随之在护板的凹槽内移动到适当的位置，旋紧螺帽10，将上凸式光学玻璃体6固定在护板4上。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同之处在于，所述上凸式光学玻璃体6的凸面包覆有耐热增透膜7。

本实施方式可以根据需要在所述的上凸式光学玻璃体6的凸面包覆有耐热增透膜7，当太阳能辐射热流13经过吸热器8上面的上凸式光学玻璃体6时，所述耐热增透膜7能够增强吸收的太阳能辐射热流13，并且能够阻止吸热器8本体的热流丢失。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式一的不同之处在于，所述吸热管9为表面涂有选择性吸收涂层的吸热管9。