[发明专利]一种减少温度梯度的槽式太阳能集热管及其减少温度梯度的方法

说明书

本发明涉及一种减少温度梯度的槽式太阳能集热管及其减少温度梯度的方法。目前还没有一种工艺简单，造价经济的集热管可以解决温度不均匀性带来的应力问题。本发明包括玻璃外管和金属集热管，所述金属集热管位于玻璃外管内，在玻璃外管和金属集热管之间形成环状真空腔，其特点是：还包括金属转轴，腔体，流体入口管，轴承，以及，能量转换装置；所述腔体安装在金属集热管的端部，所述流体入口管安装在腔体上，所述轴承和能量转换装置均位于腔体内，所述金属转轴通过轴承安装在金属集热管内，且金属转轴贯穿整根金属集热管，所述金属转轴与能量转换装置连接，金属转轴上设置有划片。本发明的结构设计合理，工艺简单，造价经济，能使管壁温度均匀。

技术领域

本发明涉及一种减少温度梯度的槽式太阳能集热管及其减少温度梯度的方法，属于太阳能光热发电应用技术领域，具体用于槽式太阳能集热装置。

背景技术

槽式太阳能光热发电系统是指利用槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到集热器对传热介质加热，在换热器内产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电的系统。槽式太阳能发电是重要的光热发电模式，也是目前商业化最成熟的光热发电类型。太阳能光热发电系统主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。槽式真空集热管属于槽式太阳能光热发电系统中的集热子系统，是槽式太阳能发电系统的核心部件，所起的作用是将槽式反射面反射过来的辐射能量转化为热能，并由管内介质带走。由于辐射能量密度的不均匀，尤其是角向的不均匀，使得集热管上沿角向的温度很不均匀，从而产生较大应力，严重影响集热管的可靠性和寿命，制约了集热管生产成本的降低。为了解决集热管温度不均匀性，曾有专利提到的做法是在管内侧加工一定形状的槽，使得流体有一定旋转翻动，然而加工工艺较为繁琐，成本较高，而且在沟槽的地方还是会出现死角，使得局部过热，流体可能发生沸腾或者分解的情况，一直没有得到规模应用。

虽然目前也有一些相对较好的槽式太阳能集热器，如公开日为2017年10月17日，公开号为CN105258360A的中国专利中，公开了一种多曲面槽式太阳能集热系统，包括扭矩支架，旋金属转轴，模板固定器，钢制模板，圆弧型钢化玻璃反光镜，陶瓷封口型直通式金属－玻璃真空集热管，以及集热元件支撑杆件，系统采用了圆弧面拟合抛物面的技术和用陶瓷金属化技术生产陶瓷封口型直通式金属－玻璃真空集热管的方法，虽然在一定程度上降低了槽式太阳能集热系统的制造难度，但是依旧难以有效解决温度不均匀性带来的应力问题。又如公开日为2017年09月12日，公开号为CN107152792A的中国专利中，公开了一种槽式太阳能集热器，该槽式太阳能集热器基于集热管使用热管导热介质，在其表面装有椭圆形增温层，聚光镜架上装有连续排列的独立可调聚光镜，每块聚光镜可单独调节角度，聚焦于集热管轴线上，聚光镜架在两侧均布有独立可调聚光镜的定位锁紧孔，锁定螺钉通过定位锁紧孔对独立可调聚光镜角度固定；利用集热管上安装增温层来实现高效的集热过程，从而实现优良的太阳能集热和传热特性，但是依旧没有解决温度不均匀性带来的应力问题。

综上所述，目前还没有一种工艺简单，造价经济的集热管可以解决温度不均匀性带来的应力问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，工艺简单，造价经济的减少温度梯度的槽式太阳能集热管及其减少温度梯度的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该减少温度梯度的槽式太阳能集热管包括玻璃外管和金属集热管，所述金属集热管位于玻璃外管内，且玻璃外管的两端分别和金属集热管的两端固定，在玻璃外管和金属集热管之间形成环状真空腔，其结构特点在于：还包括金属转轴，腔体，流体入口管，轴承，以及，用于将流体的部分压能转化为机械能、并使得金属转轴缓慢旋转、且通过金属转轴的旋转而带动金属集热管内的流体随之流动、让整根金属集热管的温度梯度均匀、以防止金属集热管最下部的流体过热的能量转换装置；所述腔体安装在金属集热管的端部，所述流体入口管安装在腔体上，所述轴承和能量转换装置均位于腔体内，所述金属转轴通过轴承安装在金属集热管内，且金属转轴贯穿整根金属集热管，所述金属转轴与能量转换装置连接，所述金属转轴上设置有划片。