与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，包括若干列相互平行排布的槽式反射镜，每一列槽式反射镜包括若干个相互串联的镜单元，镜单元包括集热管和反射镜，若干个集热管相互串联连通形成集热管分回路，若干列集热管分回路首尾串联连通为加热回路，按照加热回路中导热工质运行方向，所述反射镜的开口口径逐列逐渐增大。本实用新型按照流动液体的散热温度与散热的正比例关系、反射镜口径与吸热量的关系，进行散热温度梯度与槽式反射镜阵列口径大小的匹配，同时考虑集热管加热回路缩短减少散热的要求，设计槽式反射镜的开口口径沿导热工质逐列逐渐增大的排列方式方案，从而提高整个光热转换效率和减低集热管成本。
【专利说明】与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种聚光热发电镜场装置，尤其是一种与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列。
【背景技术】
[0002]作为新能源行业的重要组成部分的太阳能发电产业，聚光热发电是具有很大潜力和经济技术竞争优势的项目，未来的发展前途广阔。尤其是槽式光热发电装置应用的普及程度远远大于其他各种形式。其优点是:用于聚焦太阳光的抛物面聚光器，其形状为抛物线的拉伸面，加工简单，制造成本较低，耗材量少，加之结构形式简单，容易实现标准化，适合
批量生产。
[0003]但同时，根据光热镜场地点所处地理环境以及气候环境的差异，对阵列有着不同的要求，其中最重要的之一是:在整个镜场面积确定后，如何通过光热收集将导热介质加热到最高温度并送出。这就要求衡量加热与输送散热两个相关联的因素而后加以综合考虑，以使加热的效率最高，而同时使散热的比率最低。追根溯源加热功能主要来源于反射镜，散热功能主要来源于集热管，进一步分析就不难得出对以上所提最高温度具有关键性的决定作用的两个因素，它们分别是反射镜的开口口径和集热管内的路径温度梯度，开口 口径与加热功能相关，路径温度梯度与散热有关。由于镜场的面积一定且反射镜按阵列排布进行串联加热，而每列反射镜的集热管出入口温度梯度均不相同。如何将两个因素同时考虑并综合平衡成为了解决问题的焦点，就集热管而言是贯穿整个集热传输管路的部件，内部要求流动热溶质均匀，因此不能采用异径结构而只能统一管径，那么就只剩下考虑反射镜的口径问题了。
实用新型内容
[0004]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结构简单、有利于高效加热导热工质而且低散热的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，使反射镜的聚光热转换与集热管的散热过程相互平衡协调，从而提高整个光热转换效率和传输效率。
[0005]为实现上述目的，本实用新型与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，包括若干列相互平行排布的槽式反射镜，每一列槽式反射镜包括若干个相互串联的镜单元，镜单元包括集热管和反射镜，若干个集热管相互串联连通形成集热管分回路，若干列集热管分回路首尾串联连通为加热回路，按照加热回路中导热工质运行方向，所述反射镜的开口口径逐列逐渐增大。
[0006]进一步，同一列中的所述反射镜的开口口径相同。
[0007]进一步，所述镜单元还包括集热支架及镜支架，集热支架和反射镜设置于镜支架上，集热管设置于集热支架上。
[0008]进一步，每列内相邻的所述镜支架之间相互固定连接。
[0009]进一步，每列内相邻的所述集热管之间相互串联连通形成所述集热管分回路，导热工质由所述集热管分回路一端流入，并沿管串联方向流向所述集热管分回路的另一端。
[0010]进一步，若干列所述槽式反射镜中，设置最小口径的所述反射镜的一列为所述加热回路的导热工质流入的一端，设置最大口径的所述反射镜的一列为所述加热回路的导热工质流出的一端。
[0011]进一步，所述槽式反射镜的列数设置与所述加热回路相匹配设置，每列的加热升温之和与其相应的总散热降温之间的差值为最大。
[0012]本实用新型与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，按照流动液体的散热温度与散热的正比例关系、反射镜口径与吸热量的关系，进行散热温度梯度与槽式反射镜阵列口径大小的匹配，同时考虑集热管加热回路缩短减少散热的要求，设计槽式反射镜的开口口径沿导热工质运行方向逐列逐渐增大的排列方式方案，从而提高整个光热转换效率和减低集热管成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型装置每列镜单元彼此之间连接结构示意图；
[0014]图2为三列的反射镜阵列之间排列的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]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。
[0016]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。
[0017]本实用新型的工作原理:液体的导热工质在加热回路中定向定速流动并被加热且产生自然散热，最终以一定温度流出加热回路。在镜场面积一定的条件下，每列的口径正比于加热强度，而反比于加热回路长度，导热工质温度与散热成正比。总吸热量Q与每列吸热量C、口径A、口径集热率常数K、列数N、平均温度T、随温度散热率常数B存在如下关系:
[0018]Q=CN-BT ；C=AK,即 Q=AKN-BTN=N (AK-BT)；
[0019]其中，K、B为近似常数，A、T与N成反比。当N增加时，A、T减小，在定义域内取N(AK-BT)的极大值即为吸热效率最高点。
[0020]本实用新型中，针对反射镜的开口口径和集热管内的路径温度梯度关系，开口口径与加热功能的关系，以及路径温度梯度与散热的关系，设置了槽式反射镜阵列口径梯度变化的结构形式。按照流动液体的散热温度与散热的正比例关系、反射镜口径与吸热量的关系，进行散热温度梯度与槽式反射镜阵列口径大小的匹配，同时考虑集热管加热回路缩短减少散热的要求，设计槽式反射镜的开口口径沿导热工质运行方向逐列逐渐增大的排列方式方案，从而提高整个光热转换效率和减低集热管成本。其中，小口径一端设置为集热管的总回路中导热工质流入的一端，槽式反射镜的列数设置与加热回路匹配设置，每列的加热升温之和与其相应的总散热降温之间的差值为最大。
[0021]如图1所示，本实用新型一种与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，架设于地面5之上，包括若干列相互平行排布的槽式反射镜，若干列槽式反射镜中的反射镜开口口径沿导热工质运行方向逐列逐渐增大，每一列槽式反射镜包括若干相互串联的镜单元9。
[0022]镜单元9包括集热管1、集热支架4、反射镜2及镜支架3，同一列中的反射镜2的开口口径相同。其中，集热支架4和反射镜2设置于镜支架3上，集热管I设置于集热支架4上。每列内的相邻的镜支架3之间相互固定连接，每列内的相邻的集热管I之间相互串联连通形成集热管分回路16，导热工质由第一端8流入，并沿管串联方向6流向第二端7。
[0023]如图2所示，以三列的反射镜阵列为例，各个部件的位置关系如图所示，包括第一列槽式反射镜10，第二列槽式反射镜20和第三列槽式反射镜30。其中，第一列槽式反射镜10包括第一集热管分回路11、第一反射镜12、第一镜支架13、第一集热支架14。第二列槽式反射镜20包括第二集热管分回路21、第二反射镜22、第二镜支架23、第二集热支架24。第三列槽式反射镜30包括第三集热管分回路31、第三反射镜32、第三镜支架33、第三集热支架34。各列之间各自的集热管分回路再经其连接装置首尾串联连通为一条总回路，，即将第一集热管分回路11、第二集热管分回路21和第三集热管分回路31串联连通为加热回路15。
[0024]如图2所示，第一列槽式反射镜10中的第一反射镜12的开口口径小于第二列槽式反射镜20中的第二反射镜22的开口口径，第二列槽式反射镜20中的第二反射镜22的开口 口径小于第三列槽式反射镜30中的第三反射镜32的开口 口径，其开口 口径沿加热回路15中导热工质的运行方向逐列逐渐增大。其中小口径的第一反射镜12的一端设置为集热管的加热回路15中导热工质流入的一端。
[0025]工作时，太阳光首先被反射镜汇聚于集热管并对其内部流动的导热工质进行加热，这种加热在整个加热回路中连续不断，同时工质从头流到尾也同时产生散热效应，最后流出加热回路时温度被提升至设计值，随后传输至热发电装置利用。本实用新型中解决了反射镜的口径变化规律问题，采用口径变化适应温度梯度变化，从而解决了加热与散热的矛盾。
【权利要求】
1.与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，包括若干列相互平行排布的槽式反射镜，每一列槽式反射镜包括若干个相互串联的镜单元，镜单元包括集热管和反射镜，若干个集热管相互串联连通形成集热管分回路，若干列集热管分回路首尾串联连通为加热回路，按照加热回路中导热工质运行方向，所述反射镜的开口 口径逐列逐渐增大。
2.如权利要求1所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，同一列中的所述反射镜的开口口径相同。
3.如权利要求1所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，所述镜单元还包括集热支架及镜支架，集热支架和反射镜设置于镜支架上，集热管设置于集热支架上。
4.如权利要求3所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，每列内相邻的所述镜支架之间相互固定连接。
5.如权利要求1所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，每列内相邻的所述集热管之间相互串联连通形成所述集热管分回路，导热工质由所述集热管分回路一端流入，并沿管串联方向流向所述集热管分回路的另一端。
6.如权利要求1所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，若干列所述槽式反射镜中，设置最小口径的所述反射镜的一列为所述加热回路的导热工质流入的一端，设置最大口径的所述反射镜的一列为所述加热回路的导热工质流出的一端。
7.如权利要求1所述的与温度梯度匹配的异口径槽式反射镜阵列，其特征在于，所述槽式反射镜的列数设置与所述加热回路相匹配设置。
【文档编号】F24J2/46GK203719157SQ201320879869
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】薛黎明, 刘伯昂 申请人:中海阳能源集团股份有限公司