一種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置制造方法
【專利摘要】一種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，它涉及一種空氣加熱裝置。本發(fā)明為解決太陽(yáng)能吸熱器的換熱效率低，導(dǎo)致太陽(yáng)能的高溫?zé)崂檬艿较拗频膯栴}。三層直徑不等的圓筒同軸設(shè)置，位于最外層的圓筒的外壁上加工有兩個(gè)進(jìn)氣孔，三層直徑不等的圓筒之間形成兩個(gè)環(huán)形腔室，所述兩個(gè)環(huán)形腔室相互連通，位于最內(nèi)層的圓筒壁上沿軸向依次加工有三圈通孔；三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯、圓柱形多孔陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯沿吸熱器殼體的長(zhǎng)度方向依次內(nèi)嵌在吸熱器殼體內(nèi)，最內(nèi)層圓筒壁上的三圈通孔與三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯對(duì)應(yīng)設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯由內(nèi)向外內(nèi)徑依次漸縮設(shè)置。本發(fā)明用于太陽(yáng)能空氣加熱。
【專利說(shuō)明】—種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，屬于太陽(yáng)能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能資源豐富，清潔易得，高溫太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)采用太陽(yáng)能聚集器獲得高倍聚集能流，容積式吸熱器采用封閉式密封結(jié)構(gòu)，將接收到的匯聚太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換為熱能，并傳遞給載熱質(zhì)，在國(guó)外已廣泛被應(yīng)用于太陽(yáng)能熱力示范發(fā)電廠，其內(nèi)部多孔陶瓷材料的輻射對(duì)流換熱可使被加熱空氣介質(zhì)廣生聞達(dá)100CTC以上的聞溫，但是國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能吸熱器的吸熱換熱效果一直不是那么明顯，總是達(dá)不到預(yù)期的效果，不能將換熱工質(zhì)提高到一個(gè)較高的溫度，換熱效率較低，從而使得太陽(yáng)能的高溫?zé)崂眉夹g(shù)發(fā)展受到限制，這就迫切要求解決太陽(yáng)能高溫?zé)徂D(zhuǎn)換中的關(guān)鍵技術(shù)，使得高性能太陽(yáng)能高溫吸熱器的研制顯得尤為重要。
[0003]綜上，現(xiàn)有的太陽(yáng)能吸熱器的換熱效率低，導(dǎo)致太陽(yáng)能的高溫?zé)崂眉夹g(shù)發(fā)展受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的太陽(yáng)能吸熱器的換熱效率低，導(dǎo)致太陽(yáng)能的高溫?zé)崂眉夹g(shù)發(fā)展受到限制的問題，進(jìn)而提供了一種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置包括二次聚集器、第一端蓋、第一石墨墊片、光源接收窗、第一法蘭、吸熱器殼體、多孔陶瓷吸熱芯、第二法蘭、第二石墨墊片和第二端蓋，吸熱器殼體為圓筒形狀，第一法蘭固接在吸熱器殼體的前端面上，第二法蘭固接在吸熱器殼體的后端面上，吸熱器殼體由三層直徑不等的圓筒構(gòu)成，三層直徑不等的圓筒同軸設(shè)置，位于最外層的圓筒的外壁上加工有兩個(gè)進(jìn)氣孔，三層直徑不等的圓筒之間形成兩個(gè)環(huán)形腔室，所述兩個(gè)環(huán)形腔室相互連通，位于最內(nèi)層的圓筒壁上沿軸向依次加工有三圈通孔，每圈通孔沿最內(nèi)層的圓筒的圓周方向均布設(shè)置；
[0007]第一端蓋為圓環(huán)形狀，第一端蓋安裝在第一法蘭上，第一端蓋與第一法蘭之間設(shè)置有第一石墨墊片，光源接收窗為石英光學(xué)接收窗，光源接收窗由曲面部和外沿構(gòu)成，光源接收窗的外沿安裝在第一端蓋和第一法蘭之間，多孔陶瓷吸熱芯包括圓柱形多孔陶瓷吸熱芯、三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯、圓柱形多孔陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯沿吸熱器殼體的長(zhǎng)度方向依次內(nèi)嵌在吸熱器殼體內(nèi)，最內(nèi)層圓筒壁上的三圈通孔與三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯對(duì)應(yīng)設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯由內(nèi)向外內(nèi)徑依次漸縮設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成吸熱室，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成混合室，第二端蓋安裝在第二法蘭上，第二端蓋與第二法蘭之間設(shè)置有第二石墨墊片，二次聚集器為圓錐筒狀，二次聚集器的小端固裝在第一端蓋上，二次聚集器的圓錐筒壁內(nèi)沿圓周方向設(shè)有水冷腔，二次聚集器的下部設(shè)置有進(jìn)水口，二次聚集器的上部設(shè)置有出水口。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有的太陽(yáng)能吸熱器相比具有以下有益效果:
[0009]本發(fā)明的二次聚集器對(duì)較低能流的太陽(yáng)能輻射進(jìn)行聚集，增大了太陽(yáng)能的有效利用面積，提高了太陽(yáng)能空氣加熱裝置利用太陽(yáng)能的吸熱總量；另一方面有效遮擋本發(fā)明的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置入口周邊的聚集能流，提高了運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命；
[0010]采用多孔陶瓷材料制作混合室，且混合室位于吸熱室外，可以減少混合室的散熱，將混合室的熱量重新利用，大大提高了能量的利用效率，減少了散熱損失；
[0011]外界常溫氣體進(jìn)入到吸熱器殼體的兩個(gè)環(huán)形腔室內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，然后通過位于最內(nèi)層的圓筒壁上的三圈通孔進(jìn)入吸熱室，外界常溫氣體沿多孔陶瓷吸熱芯側(cè)壁進(jìn)入多孔陶瓷內(nèi)部孔隙進(jìn)行對(duì)流換熱，穿過多孔陶瓷進(jìn)入到三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯的空腔中，接著穿過圓柱形多孔陶瓷吸熱芯進(jìn)行對(duì)流換熱，本發(fā)明的多孔陶瓷組合結(jié)構(gòu)可以確保外界常溫氣體從多孔陶瓷內(nèi)穿過，與多孔陶瓷進(jìn)行充分的對(duì)流換熱，從而保證本發(fā)明的空氣加熱裝置優(yōu)異的換熱性能；
[0012]外界常溫氣體從吸熱器殼體的兩個(gè)環(huán)形腔室流過后，溫度升高的同時(shí)也帶走了套筒壁之間的熱量，確保吸熱器腔體的溫度不至于過高，一方面減小了吸熱器腔體壁的散熱損失，另一方面提高了吸熱器的壽命，使吸熱器殼體不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而產(chǎn)生變形。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置的整體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:如圖1所示，本實(shí)施方式的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置包括二次聚集器1、第一端蓋2、第一石墨墊片3、光源接收窗4、第一法蘭5、吸熱器殼體6、多孔陶瓷吸熱芯7、第二法蘭8、第二石墨墊片9和第二端蓋10，吸熱器殼體6為圓筒形狀，第一法蘭5固接在吸熱器殼體6的前端面上，第二法蘭8固接在吸熱器殼體6的后端面上，吸熱器殼體6由三層直徑不等的圓筒構(gòu)成，三層直徑不等的圓筒同軸設(shè)置，位于最外層的圓筒的外壁上加工有兩個(gè)進(jìn)氣孔，三層直徑不等的圓筒之間形成兩個(gè)環(huán)形腔室，所述兩個(gè)環(huán)形腔室相互連通，位于最內(nèi)層的圓筒壁上沿軸向依次加工有三圈通孔，每圈通孔沿最內(nèi)層的圓筒的圓周方向均布設(shè)置；
[0015]第一端蓋2為圓環(huán)形狀,第一端蓋2安裝在第一法蘭5上,第一端蓋2與第一法蘭5之間設(shè)置有第一石墨墊片3，光源接收窗4為石英光學(xué)接收窗，光源接收窗4由曲面部和外沿構(gòu)成，光源接收窗4的外沿安裝在第一端蓋2和第一法蘭5之間，多孔陶瓷吸熱芯7包括圓柱形多孔陶瓷吸熱芯、三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯、圓柱形多孔陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯沿吸熱器殼體6的長(zhǎng)度方向依次內(nèi)嵌在吸熱器殼體6內(nèi)，最內(nèi)層圓筒壁上的三圈通孔與三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯對(duì)應(yīng)設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯由內(nèi)向外內(nèi)徑依次漸縮設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成吸熱室，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成混合室，第二端蓋10安裝在第二法蘭8上，第二端蓋10與第二法蘭8之間設(shè)置有第二石墨墊片9，二次聚集器I為圓錐筒狀，二次聚集器I的小端固裝在第一端蓋2上，二次聚集器I的圓錐筒壁內(nèi)沿圓周方向設(shè)有水冷腔，二次聚集器I的下部設(shè)置有進(jìn)水口，二次聚集器I的上部設(shè)置有出水口。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:如圖1所示，本實(shí)施方式光源接收窗4的曲面部為太陽(yáng)能能流分布曲面。如此設(shè)計(jì)，可以提高太陽(yáng)輻射能得透過率，從而進(jìn)一步提高太陽(yáng)能空氣加熱裝置利用太陽(yáng)能的吸熱總量。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式位于最內(nèi)層的圓筒壁上每圈通孔的數(shù)量為八個(gè)。如此設(shè)計(jì)，這樣可以保證氣體與多孔陶瓷之間有足夠的換熱面積，提高腔體的換熱性能。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式第一法蘭5與吸熱器殼體6的前端面焊接制成一體，第二法蘭8與吸熱器殼體6的后端面焊接制成一體。如此設(shè)計(jì)，可以使吸熱器殼體6前后端面與前后端蓋拆卸組裝方便快捷，并且對(duì)光源接收窗4保養(yǎng)清潔、更換內(nèi)部吸熱芯操作變得簡(jiǎn)單易行。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】五:如圖1所示，本實(shí)施方式第二端蓋10通過螺栓安裝在第二法蘭8上。如此設(shè)計(jì)，拆卸方便。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0020]【具體實(shí)施方式】六:如圖1所示，本實(shí)施方式第一端蓋2通過螺栓安裝在第一法蘭5上。如此設(shè)計(jì)，拆卸方便。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】七:如圖1所示，本實(shí)施方式所述空氣加熱裝置還包括靶臺(tái)支架11，二次聚集器I的小端通過靶臺(tái)支架11焊接在第一端蓋2上。如此設(shè)計(jì)，能夠盡量避免溫度較高的第一端蓋2對(duì)二次聚集器I的高溫?zé)醾鲗?dǎo)影響，二次聚集器I不會(huì)產(chǎn)生形變，保證了二次聚集器I的光學(xué)性能。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、四或六相同。
[0022]工作原理:
[0023]開始階段需找準(zhǔn)聚集光斑位置，利用二次聚集器I表面反射光斑的相對(duì)位置可對(duì)一次聚集器進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整，待光斑中心完全進(jìn)入光源接收窗4時(shí)停止，開啟外界常溫氣體的供給；本發(fā)明的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置工作過程中，外界常溫氣體進(jìn)入到吸熱器殼體的兩個(gè)環(huán)形腔室內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，然后通過位于最內(nèi)層的圓筒壁上的三圈通孔進(jìn)入吸熱室，沿多孔陶瓷吸熱芯側(cè)壁進(jìn)入多孔陶瓷內(nèi)部孔隙進(jìn)行對(duì)流換熱，然后穿過多孔陶瓷進(jìn)入到三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯的空腔中，接著穿過圓柱形多孔陶瓷吸熱芯進(jìn)行對(duì)流換熱，最后在后端混合室位置混合均勻流出，從而達(dá)到升溫升壓的目的；工作結(jié)束時(shí)，首先在保持腔體通氣狀態(tài)的同時(shí)迅速撤離光斑，再關(guān)閉氣體供給，待腔體冷卻降溫后，檢查各個(gè)實(shí)驗(yàn)部件，尤其是光源接收窗4，二次聚集器I，第一端蓋2及其相應(yīng)密封狀況。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:所述空氣加熱裝置包括二次聚集器(1)、第一端蓋(2)、第一石墨墊片(3)、光源接收窗(4)、第一法蘭(5)、吸熱器殼體(6)、多孔陶瓷吸熱芯(7)、第二法蘭(8)、第二石墨墊片(9)和第二端蓋(10)，吸熱器殼體(6)為圓筒形狀，第一法蘭(5)固接在吸熱器殼體(6)的前端面上，第二法蘭(8)固接在吸熱器殼體(6)的后端面上，吸熱器殼體(6)由三層直徑不等的圓筒構(gòu)成，三層直徑不等的圓筒同軸設(shè)置，位于最外層的圓筒的外壁上加工有兩個(gè)進(jìn)氣孔，三層直徑不等的圓筒之間形成兩個(gè)環(huán)形腔室，所述兩個(gè)環(huán)形腔室相互連通，位于最內(nèi)層的圓筒壁上沿軸向依次加工有三圈通孔，每圈通孔沿最內(nèi)層的圓筒的圓周方向均布設(shè)置；第一端蓋(2)為圓環(huán)形狀,第一端蓋(2)安裝在第一法蘭(5)上,第一端蓋(2)與第一法蘭(5)之間設(shè)置有第一石墨墊片(3)，光源接收窗(4)為石英光學(xué)接收窗，光源接收窗(4)由曲面部和外沿構(gòu)成，光源接收窗(4)的外沿安裝在第一端蓋(2)和第一法蘭(5)之間，多孔陶瓷吸熱芯(7)包括圓柱形多孔陶瓷吸熱芯、三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯、圓柱形多孔陶瓷吸熱芯和三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯沿吸熱器殼體(6)的長(zhǎng)度方向依次內(nèi)嵌在吸熱器殼體(6)內(nèi)，最內(nèi)層圓筒壁上的三圈通孔與三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯對(duì)應(yīng)設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯由內(nèi)向外內(nèi)徑依次漸縮設(shè)置，三個(gè)內(nèi)徑一致的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成吸熱室，三個(gè)內(nèi)徑依次漸縮的圓環(huán)形陶瓷吸熱芯形成混合室，第二端蓋(10)安裝在第二法蘭(8)上，第二端蓋(10)與第二法蘭(8)之間設(shè)置有第二石墨墊片(9)，二次聚集器(I)為圓錐筒狀，二次聚集器(I)的小端固裝在第一端蓋(2)上，二次聚集器(I)的圓錐筒壁內(nèi)沿圓周方向設(shè)有水冷腔，二次聚集器(I)的下部設(shè)置有進(jìn)水口，二次聚集器(I)的上 部設(shè)置有出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:光源接收窗(4)的曲面部為太陽(yáng)能能流分布曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:位于最內(nèi)層的圓筒壁上每圈通孔的數(shù)量為八個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:第一法蘭(5)與吸熱器殼體(6)的前端面焊接制成一體，第二法蘭(8)與吸熱器殼體(6)的后端面焊接制成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:第二端蓋(10)通過螺栓安裝在第二法蘭(8)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:第一端蓋⑵通過螺栓安裝在第一法蘭(5)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的高溫太陽(yáng)能空氣加熱裝置，其特征在于:所述空氣加熱裝置還包括靶臺(tái)支架(11)，二次聚集器(I)的小端通過靶臺(tái)支架(11)焊接在第一端蓋(2)上。
【文檔編號(hào)】F24J2/34GK103940120SQ201410198277
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】夏新林, 孟憲龍, 董獻(xiàn)宏, 李鵬, 艾青 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)