一种太阳能集热储热磁性介质及其输运装置的制作方法

本实用新型属于新能源领域，具体涉及一种太阳能集热储热磁性介质及其输运装置。

背景技术：

太阳能热利用是太阳能应用的重要方面，在中高温太阳能热利用中，塔式太阳能热利用技术是最成熟、有效和得到规模化商业推广的唯一技术。

最早的中高温太阳能技术中，采用水作为储热介质，但是，因为伴随着气化、高温，水介质存在一系列高温高压产生的腐蚀、耐压等问题。

当前塔式太阳能技术中，主要采用300-400度的熔盐作为储热介质，但是也存在下列不足：1、由于存在固液体相变，容易在器壁产生结块，2、熔盐液体对密封圈有强烈腐蚀作用，容易出现泄露，3、需要严格控制工作温度，不能过高或过低。

在前面的专利中，我们采用没有相变的固态复合粉体材料作为储热材料解决了上述问题。但是，采用固态复合粉体储热材料有一个巨大的问题：采用熔盐作为储热介质时，因为液态熔盐可以采用高温液态输送泵实现热能从热源到热储存罐或热应用区。

而固态储热介质，如果是露天传输的话，因为与空气的热交换，将导致热能的巨大损失。固态储热介质，同样需要采用封闭、隔热的管道进行输运。

常规的固态材料输运，均采用传送带方式，但是对于密封管道内的固态高温粉体材料，传送带是无法工作的，因为：1、一般传送带无法长时间承受高温，2、传送带的动力源难以解决，3、为了满足工况或现场条件，塔式太阳能集热器的储热介质传输管道存在大量大角度弯曲环境，传送带无法完成。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种太阳能集热储热磁性介质，该磁性介质可解决常规传送带无法满足密封管道、复杂弯曲、高温固态储热介质材料的输运问题。本实用新型的另一目的是提供一种利用上述磁性介质进行热能运输的输运装置。

为实现上述目的，本实用新型一种太阳能集热储热磁性介质，最外层为透光隔热层，中间层为光热转换层，中心为集热储热体，其中，光热转换层和/或集热储热体中设置有磁性单元。

进一步，所述磁性单元为Fe基磁性单元、Co基磁性单元、Ni基磁性单元或者铁磁性合金单元。

进一步，所述透光隔热层为透过太阳光同时不辐射中高温热能的薄膜，该薄膜为金刚石薄膜、AlN薄膜、Al2O3薄膜、TiO2薄膜、Si3N4薄膜、SiO2薄膜。

进一步，所述光热转换层为金属物质层或黑色物质层。

进一步，所述集热储热体为金属粉体、陶瓷粉体、无机盐粉体、碳基粉体、有机高分子材料或空心微球。

进一步，所述太阳能集热储热介质的外形为球形，所述太阳能集热储热介质在集热、储热、放热过程中，外观整体不变。

进一步，所述透光隔热层、光热转换层、集热储热体之间有明确的边界线或梯度改变线。

一种上述磁性介质的输运装置，包括若干套磁体和磁体驱动机构，若干套磁体和磁体驱动机构分别设置于磁性介质流经的路径上，磁体驱动机构驱动磁体沿设定方向移动，磁体吸附并驱动所述磁性介质沿该设定方向同步运动。

进一步，所述磁体和磁体驱动机构设置于所述磁性介质输送管的外管壁上。

一种上述磁性介质的输运装置，包括若干套流动磁场系统，若干套流动磁场系统分别设置于磁性介质流经的路径上，流动磁场系统在设定方向上形成移动磁场，从而吸附并驱动所述磁性介质沿该设定方向同步运动。

进一步，所述流动磁场系统包括电磁线圈型的磁体系统，该磁体系统设置于所述磁性介质输送管的外管壁上。

一种上述磁性介质的输运方法，具体为：在太阳能集热系统内设置用于集热储热的磁性介质，同时在磁性介质流经的路径上设置磁性驱动单元，磁性驱动单元吸附并控制磁性介质的运动，通过控制磁性驱动单元的磁场驱动的方式来对磁性介质进行定向输运。

进一步，所述磁性驱动单元为磁体，通过控制磁体的运动，来实现磁场的定向驱动。

进一步，所述磁性驱动单元为电磁线圈型的磁体系统，通过改变电磁线圈内通过电流的大小来形成流动磁场，通过流动磁场来实现磁场的定向驱动。

本实用新型实现了无接触式驱动储热介质的流动，极大的提高了储热介质流动的安全、方便性，热能传送的可靠性，避免了固态储热粉体介质漂浮到空间的可能性，实现环保绿色工作环境。

附图说明

图1为是本实用新型的太阳能储热介质磁场驱动系统的剖面图；

图2为磁性介质的输运装置结构示意图;

附图标记：储热体1、器壁2、磁体3、磁体驱动机构4。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

如图1所示，本实用新型一种太阳能集热储热磁性介质，为固态无相变、多层结构的粉体材料，该粉体材料的尺度为纳米到毫米级。其中，最外层为透光隔热层3，中间为光热转换层2，中心为集热储热体1，并且，光热转换层2和/或集热储热体1中设置有磁性单元（图中未示），即：光热转换层2、集热储热体1的至少其中之一必须含有磁性单元。该磁性单元可为Fe基磁性单元、Co基磁性单元、Ni基磁性单元或者铁磁性合金单元。

透光隔热层3为透过太阳光、同时不辐射中高温热能的薄膜，该薄膜可为金刚石薄膜、AlN薄膜、Al2O3薄膜、TiO2薄膜、Si3N4薄膜、SiO2薄膜等，薄膜厚度为纳米到微米级。

光热转换层2为金属物质层或黑色物质层。如Fe、Al、Cu、Co、W等金属或合金、混合物，或者炭黑等非金属材料；薄膜厚度为纳米到毫米级。

集热储热体1为金属粉体、陶瓷粉体、无机盐粉体、有机高分子材料或空心微球。其尺寸为直径纳米到毫米级。

本实用新型太阳能集热储热磁性介质的外形为球形，球形表面或者光滑、或者粗糙。透光隔热层3、光热转换层2、集热储热体1之间可有明确的边界线或梯度改变线。太阳能集热储热磁性介质在集热、储热、放热过程中，外观整体不发生相变，但是不排除中心储热体存在相变。

一种太阳能集热储热磁性介质的输运装置，其主要功能是在太阳能热能系统内用于所有管道、集热塔、储热罐内定向输运太阳能集热储热磁性介质。实际应用中，可根据使用需求，在太阳能热能系统内设置一套或多套输运装置。若为多套输运装置，可在太阳能热能系统内的某几个点加装输运装置，实现磁性介质的按需可控可靠流动。

本实用新型太阳能集热储热磁性介质的输运装置，包括若干套磁体4和磁体驱动机构5，若干套磁体4和磁体驱动机构5分别设置于磁性介质6流经的路径上。

如图2所示，磁体4和磁体驱动机构5设置于磁性介质6的管道7的外管壁上。磁体驱动机构5驱动磁体4沿设定方向移动，磁体4吸附并驱动所述磁性介质5沿该设定方向同步运动。

本实施例中，选择直径1毫米的具有铁素体球形金属粉体作为集热储热体1。利用CVD方法在铁素体表面沉积类金刚石膜，形成磁性介质6。

磁性介质6位于管道7内部，管道7外面设置有磁体4，磁体驱动机构5作用在磁体4上。

因为铁磁性作用，磁性介质6隔着管道7与磁体4吸引在一起。

当磁体4在磁体驱动机构5作用下顺着管道7方向向前移动时，被磁体4吸引的磁性介质6也随之运动。

连续的磁性介质6的运动，就形成了磁性介质6在管道7内部的流动，实现了储热介质在塔式太阳能系统的集热端与储热或换热端的热能输运。

本实用新型的另一个实施例：一种上述磁性介质的输运装置，包括若干套流动磁场系统（图中未示），若干套流动磁场系统分别设置于磁性介质流经的路径上，流动磁场系统在设定方向上形成移动磁场，从而吸附并驱动所述磁性介质沿该设定方向同步运动。流动磁场系统包括电磁线圈型的磁体系统，该磁体系统设置于所述磁性介质输送管的外管壁上。

一种太阳能集热储热磁性介质的输运方法，具体为：在太阳能集热系统内设置用于集热储热的磁性介质，同时在磁性介质流经的路径上设置磁性驱动单元，磁性驱动单元吸附并控制磁性介质的运动，通过控制磁性驱动单元的磁场驱动的方式来对磁性介质进行定向输运。

对于位于塔式太阳能集热系统的磁性介质，采用磁场驱动的方法使得该磁性介质流动起来，实现储热介质在塔式太阳能集热器上吸热、流动到储热罐或换热器储存或交换热量。

磁性驱动单元为磁体，通过控制磁体的运动，来实现磁场的定向驱动。实际使用中，可通过机械传动机构带动整个磁体运动实现磁场的运动。

磁性驱动单元也可为电磁线圈型的磁体系统，通过改变电磁线圈内通过电流的大小来形成流动磁场，通过流动磁场来实现磁场的定向驱动。

本实用新型公开的太阳能集热储热磁性介质及其输运装置、输运方法，由于所采用的固态无相变储热介质具有铁磁性，专门设计了磁场驱动机构，方便的实现了磁性储热介质的流动。

由于磁性介质位于容器、管道内部，而磁场驱动机构位于容器或管道外面，实现无接触驱动储热介质流动；极大的提高了储热介质流动的安全、方便性，热能传送的可靠性，避免了固态储热粉体介质漂浮到空间的可能性，实现环保绿色工作环境。