体颗粒4从固体颗粒入口 2进入石英吸热管5中，当固体颗粒4运动至石英吸热管5向光侧时，固体颗粒4吸收聚光辐射能流7的辐射；当固体颗粒4运动至石英吸热管5背光侧时，固体颗粒4可以通过与螺旋旋转内插件3之间的热传导进行换热，也可吸收透过石英吸热管5和螺旋旋转内插件3的聚光辐射能流7。被加热的固体颗粒4从固体颗粒出口 6处尚开石英吸热管5。
[0023]图3所示为本发明实施例2带螺旋旋转阶梯插件的管式固体颗粒吸热器。该吸热器由内插件固定结构1、螺旋旋转阶梯内插件3、固体颗粒4和石英吸热管5组成。石英吸热管5的上方开有固体颗粒入口 2，石英吸热管5的下方开有固体颗粒出口 6。内插件固定结构I位于石英吸热管5的垂直正上方，螺旋旋转阶梯内插件3通过刚性或柔性悬挂连接的方式与内插件固定结构I连接，其作用是将螺旋旋转内插件3固定于石英吸热管5的内部。石英吸热管5由耐高温的石英玻璃制成，其一侧接受聚光辐射能流7。螺旋旋转阶梯内插件3由石英玻璃制成，是固体颗粒4下落的轨道。固体颗粒从固体颗粒入口 2流入，从固体颗粒出口 6流出，在石英吸热管内部沿螺旋旋转阶梯内插件3向下运动。固体颗粒4和石英吸热管5直径的尺寸由太阳能聚光辐射能流7决定，其原则是使进入石英吸热管5的聚光辐射能流7尽可能多的被固体颗粒5吸收。受热的固体颗粒4自石英吸热管5底端的固体颗粒出口 6处离开石英吸热管，进入换热器8中与传热流体进行换热。换热器8位于石英吸热管出口 6处，其作用是将被加热的固体颗粒4与传热工质进行换热，从而得到被加热的传热工质。换热结束后被冷却的固体颗粒4通过粒子传送机构9运送至石英吸热管顶端的固体颗粒入口 2处，其中粒子传送机构9位于换热器8的出口和固体颗粒入口 2之间，使固体颗粒4可以流回至位于石英吸热管5顶端的固体颗粒入口 2处，以便对固体颗粒4反复利用。未工作时石英吸热管的固体颗粒出口 6保持关闭，固体颗粒4静止地处于石英吸热管5中。固体颗粒4具有较高的辐射吸收率，可在1200°C以上温度长期使用工作，固体颗粒4为球形、椭球形或其他形状，其大小可以相同也可以不同，材料可以是碳化硅陶瓷、石墨或氮化硅陶瓷等。内插件固定结构I的主要作用是固定螺旋旋转阶梯内插件3。
[0024]图4所示为螺旋旋转阶梯内插件3的结构。螺旋旋转阶梯内插件3的形状为将螺旋旋转阶梯结构，螺旋旋转内插件3的表面为光滑表面或粗糙表面，其表面上可以有减缓粒子运动的凸起或凹陷结构，螺旋旋转阶梯内插件3的阶梯面可以为水平面或略向下倾斜的表面。螺旋旋转阶梯内插件3由耐高温石英玻璃制成，其中，两层螺旋旋转阶梯结构之间的距离要大于固体颗粒4的直径。冷的固体颗粒4从固体颗粒入口 2进入石英吸热管5中，当固体颗粒4运动至石英吸热管5向光侧时，固体颗粒4吸收聚光辐射能流7的辐射；当固体颗粒4运动至石英吸热管5背光侧时，固体颗粒4可以通过与螺旋旋转阶梯内插件3之间的热传导进行换热，也可吸收透过石英吸热管5和螺旋旋转阶梯内插件3的聚光辐射能流7。被加热的固体颗粒4从固体颗粒出口 6处离开石英吸热管5。
[0025]图5所示为本发明实施例3带粒子节流插件的管式固体颗粒吸热器。该吸热器由内插件固定装置1、粒子节流插件3和石英吸热管5组成。石英吸热管5的上方开有固体颗粒入口 2，石英吸热管5的下方开有固体颗粒出口 6。内插件固定结构I位于石英吸热管5的垂直正上方，粒子节流插件3通过刚性或柔性悬挂连接的方式与内插件固定结构I连接，其作用是将螺旋旋转内插件3固定于石英吸热管5的内部。石英吸热管5由耐高温的石英玻璃制成，其一侧接受聚光福射能流7的福射。粒子节流插件3由耐高温石英玻璃制成，上端有小孔10使固体颗粒在孔中下落，小孔10的孔应大于固体颗粒5的直径，小孔10的形状可以为圆形、椭圆形、方形或其他形状。在石英吸热管中可以安装一个或多个粒子节流插件3，多个节流装置之间通过内插件固定装置I刚性或柔性悬挂连接。对于含有多层节流插件2的固体颗粒吸热器，不同层之间节流插件3上小孔10的位置和大小可以相同或不同。固体颗粒4从固体颗粒入口 2流入，从固体颗粒出口 6流出，在石英吸热管内部经过粒子节流插件2向下运动。固体颗粒4和石英吸热管5直径的尺寸由太阳能聚光辐射能流7决定，其原则是使进入石英吸热管5的聚光辐射能流7尽可能多的被固体颗粒4吸收。受热的固体颗粒4自石英吸热管5底端的固体颗粒出口 6处离开石英吸热管，进入换热器8中与传热流体进行换热。换热器8位于石英吸热管出口 6处，其作用是将被加热的固体颗粒4与传热工质进行换热，从而得到被加热的传热工质。换热结束后被冷却的固体颗粒4通过粒子传送机构9运送至石英吸热管顶端的固体颗粒入口 2处，其中粒子传送机构9位于换热器8的出口和固体颗粒入口 2之间，使固体颗粒4可以流回至位于石英吸热管5顶端的固体颗粒入口 2处，以便对固体颗粒4反复利用。未工作时石英吸热管的固体颗粒出口 6不会开启，固体颗粒4静止地处于石英吸热管5中。固体颗粒4具有较高的辐射吸收率，可在1200°C以上温度长期使用工作，固体颗粒4为球形、椭球形或其他形状，其大小可以相同也可以不同，材料可以是碳化硅陶瓷、石墨或氮化硅陶瓷等。
[0026]图6所示为粒子节流插件3的结构。粒子节流插件3为圆形插件，其直径大小与石英吸热管5内径大小相同，粒子节流插件3的表面为光滑表面或粗糙表面，粒子节流插件3可以为平面插件或带有凸起或凹陷的插件。粒子节流插件3由耐高温石英玻璃制成，粒子节流插件3位于石英吸热管内不同高度处，不同高度处的节流插件3之间的距离可以相同或不同。冷的固体颗粒4从固体颗粒入口 2进入石英吸热管5中，在石英吸热管5中自由下落，下落至节流插件3处从节流插件3的小孔10处下落。被加热的固体颗粒4从固体颗粒出口 6处尚开石英吸热管5。
【主权项】
1.一种带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特征在于，所述的太阳能吸热器由内插件固定装置(I)，内插件(3)，固体颗粒(4)和石英吸热管(5)组成；石英吸热管(5)上方有固体颗粒入口(2)，石英吸热管(5)的底部开有固体颗粒出口(6);内插件固定装置(I)位于石英吸热管(5)的正上方，内插件(3)通过刚性连接或柔性悬挂连接的方式与内插件固定装置(I)连接，固定于石英吸热管(5)内部；工作时固体颗粒(4)在石英吸热管(5)内部自由下落。2.按照权利要求1所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特点在于，所述的内插件(3)为螺旋旋转形式，螺旋旋转阶梯形式或者粒子节流插件形式。3.按照权利要求2所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特点在于，所述的螺旋旋转形式内插件，其表面为螺旋曲面，该曲面由一条线段围绕与其垂直的轴线旋转，同时沿着轴向方向平移形成；该螺旋旋转曲面的表面有减缓固体颗粒运动的凸起或凹陷结构；两层螺旋结构旋转面之间的距离大于固体颗粒(4)直径的大小。4.按照权利要求2所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特征在于，所述的螺旋旋转阶梯式内插件的表面上有减缓粒子运动的凸起或凹陷结构，螺旋旋转阶梯内插件(3)的阶梯面为水平面或略向下倾斜的表面；两层螺旋旋转阶梯之间的距离大于固体颗粒⑷直径。5.按照权利要求2所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特征在于，所述的粒子节流插件(3)为圆形插件，粒子节流插件(3)的直径与石英吸热管(5)内径相等；粒子节流插件(3)的表面为平面或带有凸起或凹陷，粒子节流插件(3)上带有小孔(10)；小孔(10)的孔径大于固体颗粒⑷的直径；多个粒子节流插件(3)位于石英吸热管(5)内不同高度处。6.按照权利要求1所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特征在于，所述的固体颗粒(4)耐温1200°C以上，直径为0.01-10mm。7.按照权利要求1所述的带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，其特征在于，所述的内插件(3)由石英玻璃制成。
【专利摘要】一种带有内插件的管式固体颗粒太阳能吸热器，由石英吸热管(5)、固体颗粒(4)、内插件(3)和内插件固定装置(1)组成。石英吸热管(5)的上方有固体颗粒入口(2)，石英吸热管(5)的底部开有固体颗粒出口(6)；内插件固定装置(1)位于石英吸热管(5)的正上方，内插件(3)通过刚性连接或柔性悬挂连接的方式与内插件固定装置(1)连接，固定与石英吸热管(5)内部；工作时固体颗粒(4)在石英吸热管(5)内部自由下落。本发明可以延长固体颗粒(4)在石英吸热管(5)内停留时间，进而获得高温的固体颗粒(4)。
【IPC分类】F24J2/34, F24J2/48, F24J2/26
【公开号】CN105135716
【申请号】CN201510626428
【发明人】王天健, 白凤武, 王志峰
【申请人】中国科学院电工研究所
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月28日