总体为一个金属外壳包围的腔室结构。吸热器25腔室内壁敷设光热转化涂层，腔室内充满工质，经由承光头8射入吸热器25腔室的光束相互叠加并照射在腔室内工质和腔室壁面上，光能转化成高温热能，工质被加热。由于吸热器外壁不接受聚集的太阳光照射，故可以敷设保温材料，减少吸热器的散热损失。
[0039]吸热器25的一种结构形式如图2所示，设有吸热器外壳2和吸热器内壳6两层结构，在吸热器内壳6外壁面有吸热涂层7，是吸收汇聚太阳光线产生高温热能的主要区域，在吸热器外壳2的内壁面有反光层3，用以减少吸热器外壳2壁面对光能的吸收转化，降低壁温，在吸热器外壳2的外壁面敷设保温层I，用以减少吸热器对外散热损失。吸热器外壳2内壁与吸热器内壳6外壁之间形成外腔室10，吸热器内壳6中为内腔室11。
[0040]吸热器外壳2上安装有承光头8，将导光缆从集光器传输而来的汇集太阳光束引导至吸热器外腔室10，并照射在吸热器内壳6的外壁面，实现光热转化。吸热器外壳2和吸热器内壳6之间有导流管，用以引导工质流入和流出腔室，具体地，吸热器内壳6的底端通过入口导流管13向下伸出吸热器外壳2外，作为冷工质入口 9，吸热器内壳6的顶端通过出口导流管5向上伸出至吸热器外壳2外，作为热工质出口 4。
[0041]根据工质性质不同，决定两个导流管上开孔或不开孔，使被加热工质从吸热器内腔室11和外腔室10或只从内腔室11流过，实现金属壁面的冷却并加热工质。
[0042]吸热器25的工作原理为:
[0043]吸热器25布置在太阳能聚光系统中心的地面上，外部的导光缆23将多个聚光器聚集的太阳光束传输过来，承光头8按一定规律安装在吸热器外壳2上，导光缆与吸热器外壳2上的承光头8相连，承光头8将光束传导至外腔室10空间并最终照射在吸热器内壳6的外壁面上。吸热器内壳6外壁面上有吸热涂层7用以增强壁面吸收太阳光的能力。吸热器外壳2内壁面有反光层3，反光层3将吸热器内壳6外壁面反射和辐射的光线再反射回吸热器内壳6外壁面，以增加吸热器内壳6外壁面的光热利用效率并减少其辐射损失。
[0044]根据被加热工质的性质不同而决定在入口导流管13和出口导流管5穿过外腔室10的管段开不开孔。
[0045]当被加热工质为透光性较差的介质(一般指不透明介质)时，入口导流管13和出口导流管5上不开孔，被加热工质与外腔室10隔离。被加热工质从冷工质入口 9进入内腔室11并被加热，然后经热工质出口4流出，吸热器内壳6内壁安装的肋板和导流板12目的是增加金属壁面与工质的换热面积并对工质产生扰流，可以增强被加热工质和吸热器内壳6之间的换热。
[0046]当被加热工质为透光性较强的介质(一般指透明介质，例如水和导热油等)时，入口导流管13和出口导流管5上开孔。被加热工质除了从内腔室11流过吸收热量之外，还有一部分工质经由入口导流管13上的孔进入外腔室10，从吸热器内壳6外壁面吸热，并且这部分工质本身被光束照射，直接吸收一部分太阳光能，因此，外腔室10流过的工质被吸热器内壳6的外壁面和太阳光照射同时加热。内腔室11和外腔室10的工质最终在出口导流管5混合并流出吸热器。吸热器外壳2外壁面敷设保温层I，用来降低吸热器对外散热损失。
[0047]所有的弧面聚光镜21进行同样的工作过程，因此，吸热器25内部汇集了密度很高的太阳光线，如果进一步增加弧面聚光镜21的数量和面积，则可以进一步提高吸热器25内的聚光度。吸热器25内部聚集的太阳光照射在工质和吸热器25内壁面上而形成高温，并通过流动工质进行冷却，工质本身被加热然后从吸热器流出。至此，完成太阳能集热系统将光能转化成工质的热能的工作过程。
[0048]本发明采用导光缆将弧面聚光镜聚集的太阳光传输至吸热器，取代传统的通过调节平面反射镜角度直接反射太阳光至布置于中心高塔上的吸热器的聚光方式，降低了余弦效应，提高了系统的聚光度和灵活性，并且改变吸热器形式，将传统吸热器外表面受光改为内部腔室受光，极大减少了吸热器散热损失。
【主权项】
1.一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，包括: 吸热器(25); 设置在吸热器(25)上的若干承光头(8); 由多个相互独立的弧面聚光镜(21)组成的弧面聚光镜阵列； 设置在每个弧面聚光镜(21)焦点位置的导光头(22); 以及连接导光头(22)和承光头(8)将传输光线汇集在吸热器(25)腔室内的若干导光缆(23)。2.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述每个承光头(8)对应一个或者多个导光头(22)，每个导光头(22)只对应一个承光头(8)。3.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述每个弧面聚光镜(21)有一个焦点，并有自动逐日系统，控制弧面聚光镜(21)对准太阳方向，使弧面聚光镜(21)投影截面始终与太阳光线垂直，最大程度接收太阳光线并将光线汇集于焦点。4.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述导光缆(23)利用全反射原理，光线在导光缆(23)介质内经过不断全反射向前传播，导光头(22)作为导光缆(23)的光线入口。5.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所有的导光缆(23)末端均连接在承光头(8)上，承光头(8)接收沿导光缆(23)传输而来的光束并将之引入吸热器(25)的腔室内部，入射光斑在吸热器(25)内部叠加，形成高温温度场。6.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述吸热器(25)布置于场地中央地面而非高塔之上，各个弧面聚光镜(21)布置于吸热器(25)的周围。7.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述导光缆(23)的缆芯由两层折射率不同的导光介质组成，分别为中心介质和包层介质，在中心介质与包层介质的分界面光线会发生全反射，从而使在中心介质内传播的太阳光不会因为折射而造成损耗。8.根据权利要求1所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述吸热器(25)为由吸热器外壳(2)和吸热器内壳(6)组成的双层结构，吸热器外壳(2)内壁与吸热器内壳(6)外壁之间形成外腔室(10)，吸热器内壳(6)中形成内腔室(11)，吸热器内壳(6)的底端通过入口导流管(13)向下伸出吸热器外壳(2)外，作为冷工质入口(9)，吸热器内壳(6)的顶端通过出口导流管(5)向上伸出至吸热器外壳(2)外，作为热工质出口(4)，承光头(8)安装在吸热器外壳(2)外部，通过承光头(8)将导光缆(23)传输而来的汇聚太阳光接引至外腔室(10)，并由吸热器内壳(6)外壁面主要吸收太阳光转化高温热能并加热工质。9.根据权利要求8所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于，所述吸热器外壳(2)的外壁面敷设保温层(I)，内壁面敷设反光层(3)，吸热器内壳(6)的外壁面敷设吸热涂层(7)，吸热器内壳(6)中设置有肋板和扰流板(12)。10.根据权利要求8或9所述采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，其特征在于， 当被加热工质为不透明介质，则在入口导流管(13)和出口导流管(5)位于外腔室(10)的部分上不开孔，被加热工质从入口导流管(13)进入内腔室(11)，在内腔室(11)被加热后经出口导流管(5)流出； 当被加热工质为透明介质时，则在入口导流管(13)和出口导流管(5)位于外腔室(10)的部分上开孔，被加热工质一部分从入口导流管(13)进入内腔室(11)，同时另一部分从入口导流管(13)上的孔进入外腔室(10)，工质在内腔室(11)和外腔室(10)同时受热，最终在出口导流管(5)混合并流出。
【专利摘要】本实用新型提出一种采用导光缆传输聚集光束的太阳能集热系统，可进行大规模太阳光聚集并在吸热器内部形成高温温度场用来加热工质；该集热系统主要由弧面聚光镜、导光头、导光缆、承光头和吸热器组成；弧面聚光镜将平行的太阳光聚集在自身的焦点上，经由导光头将聚集光线引入导光缆，利用全反射原理，光线经由导光缆传输至安装在吸热器上的承光头，经由承光头将光线引至吸热器内部腔室；数量众多的弧面聚光镜组成阵列，每一台弧面聚光镜汇聚的太阳光都通过一条导光缆传输至吸热器内部腔室，所有导光缆末端输出的光线在吸热器内部叠加并照射在工质和内壁面上形成高温，流动的工质被加热后将热量带出，实现太阳能集热利用，尤其适用于太阳能集热发电厂。
【IPC分类】F24J2/38, F24J2/06, F24J2/46, F24J2/10
【公开号】CN205373087
【申请号】CN201620007562
【发明人】陈新明, 闫姝, 史绍平, 王保民, 许世森
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 中国华能集团公司
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年1月4日