一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管及調(diào)控加熱方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管及調(diào)控加熱方法。它包括換熱管、蓄熱體、真空玻璃管、波紋連接管、端蓋、真空抽氣口、選擇性吸光涂層、填充劑；換熱管通過填充劑與蓄熱體同軸過盈配合連接，換熱管兩端分別與波紋連接管焊接連接，波紋連接管通過端蓋與真空玻璃管實(shí)現(xiàn)密封連接，端蓋上設(shè)有真空抽氣口，蓄熱體的表面鍍有選擇性吸光涂層。本發(fā)明通過在集熱管上加入蓄熱體，利用蓄熱體的顯熱蓄熱有效的克服了太陽能間歇性特征引起太陽能集熱系統(tǒng)換熱工質(zhì)溫度和流量波動的問題，為太陽能集熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了很好的技術(shù)支撐。
【專利說明】一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管及調(diào)控加熱方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能集熱管技術(shù)，尤其涉及一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管及調(diào)控加熱方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光熱太陽能技術(shù)是當(dāng)前可持續(xù)能源發(fā)展的重要組成部分，具有廣闊的市場前景。太陽能集熱管是光熱太陽能系統(tǒng)的核心部件，其性能好壞直接決定了太陽能系統(tǒng)的性能指標(biāo)。如何提高和改善現(xiàn)有太陽能集熱管的性能，對于提高太陽能系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。
[0003]由于太陽輻照受到氣候的影響，普遍存在間歇性的特點(diǎn)。因此，集熱管的加熱存在間歇性熱流加熱的問題，而這種間歇性熱流加熱會導(dǎo)致集熱管的溫度隨著輻照條件的改變而出現(xiàn)瞬時波動，最終對集熱管的疲勞特性、出口熱流體的溫度品位等都受到一定的影響。
[0004]因此，如何保證降低間歇性輻照對集熱管性能的影響，實(shí)現(xiàn)較為連續(xù)穩(wěn)定的加熱，成為傳統(tǒng)太陽能集熱管面臨的一大難題和挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管及調(diào)控加熱方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
顯熱蓄熱型太陽能集熱管包括換熱管、蓄熱體、真空玻璃管、波紋連接管、端蓋、真空抽氣口、選擇性吸光涂層、填充劑；換熱管通過填充劑與蓄熱體同軸過盈配合連接，換熱管兩端分別與波紋連接管焊接連接，波紋連接管通過端蓋與真空玻璃管實(shí)現(xiàn)密封連接，端蓋上設(shè)有真空抽氣口，蓄熱體的表面鍍有選擇性吸光涂層。
[0007]所述的蓄熱體為固態(tài)單相蓄熱材料，固態(tài)單相蓄熱材料包括石墨、碳棒、混凝土。所述的填充劑包括高溫導(dǎo)熱膠、膨脹石墨、石墨烯、碳納米管微納粉末。蓄熱型太陽能集熱管包括直通管式和[型套管式兩種形式，其中4型套管式集熱管的真空玻璃管與蓄熱體之間裝有支撐架。
[0008]顯熱蓄熱型太陽能集熱管的調(diào)控加熱方法:入射太陽能光通過選擇性吸光涂層吸收傳輸給蓄熱體再傳輸給換熱管，最終加熱管內(nèi)工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱量輸送。蓄熱體與換熱管之間通過填充劑來改善換熱熱阻，提高傳熱速率；在吸熱過程中，蓄熱體首先被加熱，正常工況下，蓄熱體已通過自身溫度的升高儲存了部分熱量，當(dāng)太陽輻照出現(xiàn)瞬時變化時，通過蓄熱體自身溫度的升高/降低調(diào)節(jié)，同時通過調(diào)節(jié)集熱管內(nèi)的流量，達(dá)到穩(wěn)定傳熱給換熱管的目的，實(shí)現(xiàn)對換熱管的穩(wěn)定連續(xù)傳熱，以保證了集熱管的連續(xù)加熱工作，避免了集熱管出口溫度因?yàn)樘柟獾乃矔r變化而波動，提高了集熱管對太陽輻照條件的適應(yīng)性。
[0009]本發(fā)明通過在集熱管上加入蓄熱體，利用蓄熱體的溫度的升降吸收和釋放，保證了集熱管的穩(wěn)定傳熱目的，有效的克服了太陽能間歇性特征引起太陽能集熱系統(tǒng)溫度和流量波動的問題，為太陽能集熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了很好的技術(shù)支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1仏)是直通管式顯熱蓄熱型太陽能集熱管示意圖；
圖1(4是V型套管式顯熱蓄熱型太陽能集熱管示意圖；
圖2是集熱管截面示意圖。
[0011]圖中:換熱管1、蓄熱體2、真空玻璃管3、波紋連接管4、端蓋5、真空抽氣口6、選擇性吸光涂層7、填充劑8、支撐架9。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，顯熱蓄熱型太陽能集熱管包括換熱管1、蓄熱體2、真空玻璃管3、波紋連接管4、端蓋5、真空抽氣口 6、選擇性吸光涂層7、填充劑8 ；換熱管1通過填充劑8與蓄熱體2同軸過盈配合連接，換熱管1兩端分別與波紋連接管4焊接連接，波紋連接管4通過端蓋5與真空玻璃管3實(shí)現(xiàn)密封連接，端蓋5上設(shè)有真空抽氣口 6，蓄熱體2的表面鍍有選擇性吸光涂層7。
[0013]所述的蓄熱體2為固態(tài)單相蓄熱材料，固態(tài)單相蓄熱材料包括石墨、碳棒、混凝土。所述的填充劑8為耐高溫、高導(dǎo)熱、低熱阻材料，且具有較好的膨脹率，包括高溫導(dǎo)熱膠，膨脹石墨、石墨烯、碳納米管微納粉末。顯熱蓄熱型太陽能集熱管包括直通管式和I型套管式兩種形式，其中，V型套管式集熱管的真空玻璃管3與蓄熱體2之間裝有支撐架9。
[0014]顯熱蓄熱型太陽能集熱管調(diào)控加熱方法:入射太陽能光通過選擇性吸光涂層7吸收傳輸給蓄熱體2再傳輸給換熱管1，最終加熱管內(nèi)工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱量輸送。蓄熱體2與換熱管1之間通過填充劑8來改善換熱熱阻，提高傳熱速率；在吸熱過程中，蓄熱體2首先被加熱，正常工況下，蓄熱體2已通過自身溫度的升高儲存了部分熱量，當(dāng)太陽輻照出現(xiàn)瞬時變化時，通過蓄熱體2自身溫度的升高/降低調(diào)節(jié)，同時通過調(diào)節(jié)集熱管內(nèi)的流量，達(dá)到穩(wěn)定傳熱給換熱管1的目的，實(shí)現(xiàn)對換熱管1的穩(wěn)定連續(xù)傳熱，以保證了集熱管的連續(xù)加熱工作，避免了集熱管出口溫度因?yàn)樘柟獾乃矔r變化而波動，提高了集熱管對太陽輻照條件的適應(yīng)性。
[0015]顯熱蓄熱型太陽能集熱管的工作過程如下:太陽光照射到集熱管上，選擇性吸光涂層通過吸收太陽光加熱蓄熱體，隨著蓄熱體溫度的升高，由于填充劑具有較好的膨脹率和導(dǎo)熱性能，受熱膨脹以后，進(jìn)一步提高了蓄熱體和傳熱管之間的接觸，降低了接觸熱阻，提高了導(dǎo)熱效果，蓄熱體熱量一方面?zhèn)鬏斀o換管對集熱管內(nèi)工質(zhì)進(jìn)行加熱，一方面通過自身的顯熱儲存了部分熱量。
[0016]當(dāng)太陽輻照快速升高時，蓄熱體首先被加熱，由于其蓄熱功能，從而延緩了集熱管內(nèi)溫度的上升速率；當(dāng)太陽輻照快速降低時，蓄熱體通過自身的顯熱，對換熱管工質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行加熱，保證了集熱管的繼續(xù)加熱的效果，延緩了集熱管溫度冷卻速率；最終實(shí)現(xiàn)了對改善集熱管溫度對太陽輻照的靈敏系數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。
[0017]本發(fā)明裝置通過在集熱管中引入蓄熱體，通過利用蓄熱體的顯熱蓄熱，一方面保證了蓄熱體的安裝固定問題，另一方面避免了在瞬時太陽光突變時，集熱管也隨之快速突變的不穩(wěn)定波動，有效的提高了集熱管對太陽能輻照特征的適應(yīng)性，提高了太陽能系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管，其特征在于包括換熱管(I)、蓄熱體(2)、真空玻璃管(3)、波紋連接管(4)、端蓋(5)、真空抽氣口(6)、選擇性吸光涂層(7)、填充劑(8);換熱管(1)通過填充劑(8)與蓄熱體(2)同軸過盈配合連接，換熱管(I)兩端分別與波紋連接管(4)焊接連接，波紋連接管(4)通過端蓋(5)與真空玻璃管(3)實(shí)現(xiàn)密封連接，端蓋(5)上設(shè)有真空抽氣口(6)，蓄熱體(2)的表面鍍有選擇性吸光涂層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管，其特征在于所述的蓄熱體(2)為固態(tài)單相蓄熱材料，固態(tài)單相蓄熱材料包括石墨、碳棒、混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管，其特征在于所述的填充劑(8)包括高溫導(dǎo)熱膠、膨脹石墨、石墨烯、碳納米管微納粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯熱蓄熱型太陽能集熱管，其特征在于該集熱管包括直通管式和U型套管式兩種形式，其中，U型套管式集熱管的真空玻璃管(3)與蓄熱體(2)之間裝有支撐架(9)。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述顯熱蓄熱型太陽能集熱管的調(diào)控加熱方法，其特征在于:入射太陽能光通過選擇性吸光涂層(7)吸收傳輸給蓄熱體(2)再傳輸給換熱管(1)，最終加熱管內(nèi)工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熱量輸送；蓄熱體(2)與換熱管(I)之間通過填充劑(8)來改善換熱熱阻，提高傳熱速率；在吸熱過程中，蓄熱體(2)首先被加熱，正常工況下，蓄熱體(2)已通過自身溫度的升高儲存了部分熱量，當(dāng)太陽輻照出現(xiàn)瞬時變化時，通過蓄熱體(2)自身溫度的升高/降低調(diào)節(jié)，同時通過調(diào)節(jié)集熱管內(nèi)的流量，達(dá)到穩(wěn)定傳熱給換熱管(I)的目的，實(shí)現(xiàn)對換熱管(I)的穩(wěn)定連續(xù)傳熱，以保證了集熱管的連續(xù)加熱工作，避免了集熱管出口溫度因?yàn)樘柟獾乃矔r變化而波動，提高了集熱管對太陽輻照條件的適應(yīng)性。
【文檔編號】F24J2/34GK104359241SQ201410574637
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】張良, 王宇飛, 華蒙, 朱子欽, 王濤, 范利武, 俞自濤, 胡亞才 申請人:浙江大學(xué)