[实用新型]用于太阳能碟式热发电系统的微尺度相变集热器

说明书

技术领域

本实用新型是一种用于太阳能碟式热发电系统中的斯特林发动机(以下简称斯特林机)用的具有微尺度相变结构的集热器，它主要涉及到聚光式太阳能高温热利用与微尺度相变传热技术的应用领域。

背景技术

太阳能碟式热发电技术是利用碟式抛物面聚光镜收集太阳能，然后利用位于其焦点位置附近的斯特林机作为核心动力机械，后者能够直接利用聚焦后的太阳能输出机械功，从而带动与其输出轴相联的发电机发电。而太阳能集热器位于聚光镜与斯特林机之间，其作用是把聚焦后的太阳能收集、传递给斯特林机的吸热器。该技术属于太阳能高温热利用领域，是一种利用聚焦后的太阳能进行热发电的先进技术。该技术具有光电转换效率高，使用灵活等优点，既可以单套系统独立发电，又可以联合多套系统、根据需要组成太阳能发电站(厂)。

太阳能集热器是太阳能斯特林机的关键部件之一，它的主要作用是把收集到的太阳能传入斯特林机内部，加热后者中的工质。其性能的优劣直接影响到斯特林机的热效率。一个设计优良的太阳能斯特林机的集热器应该能够尽可能多的把表面接收到的热量比较均匀的传递给斯特林机的吸热器，而热损失尽可能的小。从加热方式上，用于太阳能碟式聚光热发电系统的集热器又分为直接加热式和间接加热式。微尺度相变结构集热器属于后者。前者的结构简单、加工容易，但由于无法避免光照加热的不均匀性，其吸热器寿命较短；后者能够均匀加热，延长吸热器的使用寿命，但是加工和封装的难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于给出一种用于太阳能碟式聚光热发电系统中，斯特林机上的具有微尺度相变结构的集热器。该集热器表面能在高温下传递大热流 密度的热量，且在集热器热端和冷端具有很好的均温性。与传统的直接受热式的集热器相比，它不仅能够提高集热效率，而且能够显著减小斯特林机上吸热器管壁的热应力，从而提高了斯特林机及其整套太阳能碟式热发电系统的使用寿命。

本实用新型是这样实现上述目的的：

一种用于太阳能碟式热发电系统的微尺度相变集热器，包括集热器腔体壁，所述集热器腔体壁的一端固定有集热器板，所述集热器腔体壁的另一端固定连接至所述太阳能碟式热发电系统中的斯特林发动机的吸热器的底边；

所述集热器腔体壁、所述集热器板与所述吸热器的底边形成封闭的集热器腔体，所述集热器腔体内为真空环境并注入有液态工质；

所述集热器板的内表面纵横交错设置有微槽，所述微槽的一部分浸入所述液态工质中；

所述集热器板的外侧固定有瞳孔腔，所述瞳孔腔上设置有用于使光线射入的瞳孔。

进一步地，集热器腔体内部的液态工质为钠液体。

进一步地，该集热器受太阳照射的集热器板的内侧的微槽是宽度小于0.2mm，深度为0.5mm，侧壁厚0.5mm的矩形微槽。

进一步地，所述瞳孔由石英玻璃制成。

进一步地，整个集热器腔体壁的外表面均匀地涂有耐高温保温涂料。

进一步地，所述集热器腔体外观为圆台型，所述集热器板位于所述集热器腔体的大直径一端。

进一步地，所述微尺度相变集热器为轴对称结构。

进一步地，集热器的瞳孔为具有直径小于350mm、厚度不超过5mm且太阳光的平均透射率大于90％的石英玻璃，它被嵌于集热器的受光口处，起到阻隔外界空气、抑制集热器表面对流热损失的作用。整个壳体的外表面均匀刷涂10～15mm厚的无机水性单组分的耐高温保温涂料形成耐高温保温层。

工作时，将本集热器安装在碟式热发电系统中的斯特林机的热头处。工作 时，热管的头部朝下斜置一定角度。经聚焦后略微发散的太阳光打在微槽板的外表面，热量通过不锈钢板传入腔体，其内部的液体钠在微槽板内表面微槽的毛细力作用下浸润到整个微槽内部，吸热蒸发；在蒸汽压力的作用下，钠蒸汽流向斯特林机的吸热器端，即该集热器的冷端，遇冷释放潜热后液化，将原本液态钠蒸发时吸收的热量传给了斯特林机内部的工质气体。整个工作过程中，集热器腔体内部呈钠的气液两相共存状态，温度在690～760℃之间。液态钠在重力的作用下沿着腔体壁回流到内侧角落处的钠液池中。如此完成一次相变传热过程。该过程在集热器工作时往复循环。

本实用新型的效果是：