专利名称：一种分区式太阳能高温热管中心接收器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能设备领域，尤其涉及一种分区式太阳能高温热管中心接收器。
背景技术：
太阳能热发电记住是通过大量的平面反射镜阵列，将太阳光反射到置于一高塔顶部的太阳能接收器上，从而最终将太阳能转化为电能的技术。这一技术由于可以实现大容量的太阳能/电能转化，因而受到了极大的重视。中心接收器作为太阳能热发电的核心部件，是目前各国关于太阳能热发电关键技术的研究重点。太阳能热发电系统的接收器有两种类型空腔型和外部受光型。对于空腔型的接收器，定日镜所反射的太阳光可以照射到空腔内部，因此可以将接收器的热损失控制在最低限度，但是，空腔型接收器所能适应的镜场布置方式比较单一，即不超过180°受光，镜场的规模也因此受到限制，从而阻碍了塔式太阳能热发电系统的容量放大。虽然外部受光型接收器的热损失比空腔型要大，但它可以全周向受光，对镜场的型式和规模适应性强，适用于大容量发电站。在本发明之前，现有文献公开了一种采用高温热管做吸热单元的外部受光型接收器。但是，此种结构的接收器仍然存在一些不可忽视的问题，对接收器的工作有着一定的影响由于太阳方位的原因，不同方向的热管吸收的热量不同，吸热较少的热管加热的工质温度较低，吸热较多的热管加热的工质温度较高，所有的热管统一加热工质，较高温度工质和较低温度工质混合后，会导致系统熵增加，使得能量利用效率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能量利用率较高的分区式太阳能高温热管中心接收器。为实现上述目的，本发明可采用的技术方案是
一种分区式太阳能高温热管中心接收器，它包括高温热管，该高温热管呈竖直放置，并由环形管板分成上下两段，上段为放热段，该放热段的外部设有套管，所述套管与上联箱管、下联箱管连通，多个沿竖直方向设置的隔热板组将所述上联箱管、下联箱管分成多个区，处于同一区的上联箱管、下联箱管相互连通；每个所述隔热板组上设有电磁阀，当该电磁阀处于开放状态时，工作流体从下联箱管流到相邻区的上联箱管。根据本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器的一个方面所述隔热板组由相邻区之间的至少两个且上下交错开口隔热板组成，所述电磁阀设置于相邻隔热板之间的工作流体通道上。根据本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器的一个方面所述隔热板从所述上联箱管的上壁向下延伸到与所述下联箱管的上壁所在平面，与该隔热板相邻的另一隔热版从所述下联箱管的下壁向上延伸到所述上联箱管的下壁所在的平面。根据本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器的一个方面所述隔热板将所述上联箱管、下联箱管分成四个区。根据本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器的一个方面所述隔热板为真空隔热板。根据本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器的一个方面所述真空隔热板的导热系数为O. OOfO. 01。本发明所述的分区式太阳能高温热管中心接收器具有的优点是通过对联箱管和高温热管进行分区，对能量利用更加合理，从热力学的角度提高了整个接收器的热效率。应当认识到，本发明以上各方面中的特征可以在本发明的范围内自由组合，而并不受其顺序的限制一只要组合后的技术方案落在本发明的实质精神内。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明分区式太阳能高温热管中心接收器的流程示意 图2是本发明分区式太阳能高温热管中心接收器的俯视剖面 图3为本发明分区式太阳能高温热管中心接收器的仰视 图4是本发明相邻的两个区域处的高温热管放热段及套管结构示意 图5是本发明分区式太阳能高温热管中心接收器的运行环境示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域的技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请的权利要求所限定的范围。如图1至图3所示，本发明的高温热管中心接收器13结构包括有数根高温热管5，而环形管板10将高温热管5分为吸热段501和放热段502两部分；每两根相邻的高温热管的吸热段由直翅片6相连接；用于工作流体换热的套管7与上联箱管和下联箱管、工作流体进口 8、工作流体出口 9连接成整体通道；高温热管吸热段501和直翅片6的表面处于高温热管中心接收器13外部的部分涂有耐高温选择性吸收涂层504 ;位于套管7内部的高温热管放热段502外壁加装螺旋翅片503，用于强化流体换热。本例实施的高温热管5的管材为耐热合金钢，内部毛细结构为丝网吸液芯505，高温热管5内采用的工质为液态金属钠，套管内的工作流体可为水/蒸汽或高压空气。从图2和图4可见隔热板20将该中心接收器分为A、B、C和D四个区。从图4的剖面图中可见隔热板交错开口，一块隔热板从上联箱管的上壁向下延伸到下联箱管上壁所在的平面，另一块隔热板从下联箱管的下壁向上延伸到上联箱管的下壁所在的平面。电磁阀203位于两块隔热板之间的工作流体通道上，当该电磁阀处于开放状态时，工作流体从一侧的上联箱管201流至同侧的下联箱管202，并从该下联箱管202流到另一区的上联箱管301。在其他实施例中，隔热板组包括多个上下交错开口的隔热板，在至少一个工作流体通道上设有电磁阀。在其他实施例中，多个隔热板组将中心接收器分成2至8个区，相邻的区之间也由隔热板组隔开。参考图1和图5说明本发明的中心接收器应用过程经一定数量的定日镜14聚集后的太阳光从接收器四周入射到耐高温选择性吸收涂层504上，在此，光能转换成热能，热量直接传递给高温热管5的吸热段外表面以及直翅片6的表面，最终都由高温热管的吸热段501吸收；所有的热能通过高温热管的吸热段501的管壁传递给液态金属钠，液态金属钠通过蒸发冷凝的相变换热将热量传递至高温热管放热段502的管壁；一部分热量通过导热传递给管外的螺旋翅片503。同时，从工作流体进口 8流进的工作流体，经管道Tl流入D的上联箱管101，并流经套管7时，将502管壁及503的热量带走，并被预热；然后工作流体从D的下联箱管102，经电磁阀103、104分别流进C区和B区的上联箱管201和上联箱管301，然后流经套管7，带走高温热管吸热段管壁及螺旋翅片503的热量，然后被蒸发为饱和蒸汽；然后饱和蒸汽分别从C区和B区的下联箱管202和302流进A区的上联箱管401，继而流经套管7，换热，被加热为过热蒸汽，加热到预定的参数，从A区的下联箱管402进入汽轮机15,进行发电。
如图5所示，本发明的高温热管中心接收器13的运行环境为一周向布置的镜场，由定日镜14反射的太阳光从四周全部入射到高温热管中心接收器13的外部表面，实现高温热管中心接收器13的运行。所以本发明的高温热管中心接收器能够适应各种规模的镜场，从而可以实现各种容量的太阳能发电。本例实施采用的高温热管5的数量可以根据镜场的规模大小在很大范围内调节；高温热管5全部直接受光，避免了部分高温热管空载的情况出现；套管7内的强化传热方式可以有多种选择，工作流体流速高，换热效果好。本例实施时考虑了不同区域之间的隔热性，采用热阻比较大，隔热性能相当好的真空隔热板，导热系数仅为O. 004，极大的保证了不同区域之间的高低温之间的热量传递，减少了系统的熵产。同时，考虑了整个接收器的保温性，在接收器的套管7、上联箱管和下联箱管的外部覆以耐高温的保温层11，保温层11外则覆有外壳12。这样就最大限度的减小了热损失，保证了高温热管中心接收器13的热效率。下面从原理上说明本发明的优点
设初始状态为Ttl, C0, V0, T0为环境温度。未分区之前为A,吸热量为Q,过程熵产为SgA,过程(火用)损失为Eia ;分区之后为B，由于区域2和区域3变化过程大致相同，可以合为一个过程，即整个过程分为三个阶段，由初始状态在区域I内吸收Q1热量变化到状态1，即T1, C1, V1,由状态I在区域2和3内吸收Q2热量变化到状态2，即T2，C2, V2,由状态2在区域4内吸收热量Q3变化到状态3，即即T3，C3, V3，整个过程的熵产为SgB，过程(火用)损失为E1b,则 Q= Q1+ Q2+ Q3, T3 > T2 > T1 > T0,
SgA=Q (1/T。— 1/T3)，Eia= T0 SgA ；
SgB=Q1 (1/To — !/T1) + Q2 (1/T0 — 1/Τ2) + Q3 (1/Τ0 — 1/Τ3)，E1b= T0 SgB ；
显然，SgA — SgB=Q1 (IA1 — 1/Τ3)+ Q2 (1/Τ0+1/Τ2 — 1/Τ3 — IA1)+ Q3 (1/Τ0 — 1/Τ2),又因为T3 > T2 > T1 > Τ。，所以SgA — SgB > O,也即Eia > E1b,即A过程中的(火用)损失大于B过程的。也即分区之后，接收器的热效率会更高。除以上实施例之外，本发明可有多种实施方式，凡在本发明的基础上实施的等效替换或类似组合变换均在本发明要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种分区式太阳能高温热管中心接收器(13)，它包括高温热管(5)，该高温热管(5) 呈竖直放置，并由环形管(10)板分成上下两段，上段为放热段(502)，该放热段的外部设有套管(7)，所述套管(7)与上联箱管(101-401)、下联箱管(102-402)连通，其特征在于多个沿竖直方向设置的隔热板组(20)将所述上联箱管、下联箱管分成多个区，处于同一区的上联箱管、下联箱管相互连通；每个所述隔热板组(20)上设有电磁阀(103、104)，当该电磁阀处于开放状态时，工作流体从下联箱管流到相邻区的上联箱管。
2.根据权利要求1所述的分区式太阳能高温热管中心接收器，其特征在于所述隔热板组由相邻区之间的至少两个且上下交错开口隔热板组成，所述电磁阀设置于相邻隔热板之间的工作流体通道上。
3.根据权利要求2所述的分区式太阳能高温热管中心接收器，其特征在于所述隔热板从所述上联箱管的上壁向下延伸到与所述下联箱管的上壁所在平面，与该隔热板相邻的另一隔热版从所述下联箱管的下壁向上延伸到所述上联箱管的下壁所在的平面。
4.根据权利要求1所述的分区式太阳能高温热管中心接收器，其特征在于所述隔热板将所述上联箱管、下联箱管分成四个区。
5.根据权利要求1所述的分区式太阳能高温热管中心接收器，其特征在于所述隔热板为真空隔热板。
6.根据权利要求5所述的分区式太阳能高温热管中心接收器，其特征在于所述真空隔热板的导热系数为O. OOfO. 01。
全文摘要
本发明公开了一种分区式太阳能高温热管中心接收器(13)，它包括高温热管(5)，该高温热管(5)呈竖直放置，并由环形管(10)板分成上下两段，上段为放热段(502)，该放热段的外部设有套管(7)，所述套管(7)与上联箱管(101-401)、下联箱管(102-402)连通，多个沿竖直方向设置的隔热板组(20)将所述上联箱管、下联箱管分成多个区，处于同一区的上联箱管、下联箱管相互连通；每个所述隔热板组(20)上设有电磁阀(103、104)，当该电磁阀处于开放状态时，工作流体从下联箱管流到相邻区的上联箱管。本发明的分区式太阳能高温热管中心接收器能够提高光热转化效率。
文档编号F24J2/32GK103017366SQ201210538188
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者王军, 张博文, 王俊, 周香香, 刘静静 申请人:东南大学