專利名稱：一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能吸熱器，具體涉及一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，屬于太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的單碟或多碟聚光系統(tǒng)利用自身的幾何光學(xué)特性將低輻射熱流密度的太陽光匯聚后，形成高輻射熱流密度。安置在碟式聚光系統(tǒng)焦平面處的腔體式太陽能吸熱器吸收高倍匯聚的太陽能輻射，通過耦合換熱的方式將太陽能轉(zhuǎn)換為熱倉泛。平頂錐形(包括圓柱形、正平頂錐形和倒平頂錐形)腔體式太陽能吸熱器的吸熱體一般由金屬管盤繞而成平頂錐形換熱面，吸熱體的金屬管內(nèi)部走換熱流體，金屬管外壁面靠近吸熱器腔體內(nèi)部側(cè)吸收高匯聚太陽能輻射熱流，金屬管外壁面遠(yuǎn)離吸熱器腔體側(cè)敷以保溫層進(jìn)行隔熱以減少換熱損失。然而，平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管在盤繞過程中由于在同一底面處盤繞而很難布滿整個(gè)底面，存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題，死角面積約占底面面積的10%。如印度工業(yè)大學(xué)制造的圓柱形腔體式太陽能吸熱器就存在吸收太陽能輻射熱流的死角問題。專利申請?zhí)枮?01110233099. 6，發(fā)明名稱為一種底面內(nèi)凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器的專利申請文件中公開的太陽能吸熱器存在一定的光學(xué)損失。此外，當(dāng)聚光系統(tǒng)的聚光性能一定時(shí)，雖然增大腔體式太陽能吸收器的幾何外形尺寸可以減少光學(xué)損失，但碟式聚光系統(tǒng)焦平面處支架的安裝空間尺寸有限，因此，增大腔體式太陽能吸收器的幾何外形尺寸會帶來安裝困難以及增加保溫材料等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，來解決傳統(tǒng)平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管盤繞過程中無法布滿整個(gè)底面的問題，以及在不改變吸熱器安裝尺寸的前提下增加平頂錐形腔體式太陽能吸收器吸收面積以達(dá)到降低吸熱器光學(xué)損失的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器包括工作介質(zhì)出口管、工作介質(zhì)進(jìn)口管、吸熱器殼體、吸熱器側(cè)面段螺旋盤管、吸熱器底面段螺旋盤管和石英棉保溫層，吸熱器殼體為下敞口式殼體，所述吸熱器殼體的底面為內(nèi)凸式結(jié)構(gòu)，吸熱器殼體的底部為曲面半球體，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的側(cè)面內(nèi)壁上，吸熱器底面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的底面上，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管與吸熱器底面段螺旋盤管連通，吸熱器殼體的外表面上設(shè)置有石英棉保溫層，所述工作介質(zhì)進(jìn)口管穿設(shè)在石英棉保溫層內(nèi)，且工作介質(zhì)進(jìn)口管與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管的進(jìn)口端連通，工作介質(zhì)出口管穿設(shè)在石英棉保溫層內(nèi)，且工作介質(zhì)出口管與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管的出口端連通。[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1、由于底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管沿吸熱器底面段殼體盤繞過程中，圓管盤繞不再是在同一平面處盤繞，而是沿吸熱器底面段殼體向腔體內(nèi)側(cè)成曲面半球體狀盤繞，形成一種內(nèi)凸起曲面半球形。圓半徑Ri沿高度h不斷的減小，在高度h處，圓半徑Ri達(dá)到最小。與底面金屬管同一平面上管盤繞相比，這種底面內(nèi)凸起曲面半球形盤繞很容易，并可以達(dá)到圓半徑Ri理論最小值，可以解決傳統(tǒng)平頂錐形腔體式太陽能吸熱器底面處的金屬管在盤繞過程中很難布滿整個(gè)底面的問題。2、在不增大平頂錐形腔體式太陽能吸收器幾何外形尺寸的前提下，本實(shí)用新型提出的底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的底面光線接收面積大于底面為平面的傳統(tǒng)平頂錐形腔體式太陽能吸熱器及底面內(nèi)凸起腔體式太陽能吸熱器的底面光線接收面積(參見圖7)，達(dá)到了進(jìn)一步減少光學(xué)損失的目的。

圖1是一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是吸熱器的曲面半球體底面在笛卡爾坐標(biāo)系下的示意圖；圖3是控制參數(shù)K = O, c = l/2f時(shí)曲面半球體形狀；圖4是控制參數(shù)K = I, c = 1/R時(shí)曲面半球體形狀；圖5是控制參數(shù)K < O時(shí)曲面半球體形狀；圖6是控制參數(shù)K > O且K ^ I時(shí)曲面半球體形狀；圖7是底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器與專利申請?zhí)枮?01110233099. 6，發(fā)明名稱為一種底面內(nèi)凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器中公開的吸熱器的底面面積對比圖(a為本實(shí)用新型的底面，b為底面內(nèi)凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器的底面)。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器包括工作介質(zhì)出口管1、工作介質(zhì)進(jìn)口管2、吸熱器殼體3、吸熱器側(cè)面段螺旋盤管5、吸熱器底面段螺旋盤管7和石英棉保溫層8，吸熱器殼體3為下敞口式殼體，所述吸熱器殼體3的底面為內(nèi)凸式結(jié)構(gòu)，吸熱器殼體3的底部為曲面半球體，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管5纏繞在吸熱器殼體3的側(cè)面內(nèi)壁上，吸熱器底面段螺旋盤管7纏繞在吸熱器殼體3的底面上，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管5與吸熱器底面段螺旋盤管7連通，吸熱器殼體3的外表面上設(shè)置有石英棉保溫層8，所述工作介質(zhì)進(jìn)口管2穿設(shè)在石英棉保溫層8內(nèi)，且工作介質(zhì)進(jìn)口管2與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管5的進(jìn)口端連通，工作介質(zhì)出口管I穿設(shè)在石英棉保溫層8內(nèi)，且工作介質(zhì)出口管I與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管5的出口端連通。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2和圖3說明本實(shí)施方式，在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
ΓI/、Cix2z(x,y) = ~■ //
+)Ρ·)其中，κ、c為曲面半球體控制方程的參數(shù)，K = 0，c = l/2f，f為半球體焦距。[0021]如圖3所示，當(dāng)K = 0時(shí)，底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器的底面為拋物型半球體，此時(shí)控制參數(shù)c為2倍拋物型半球體焦距的倒數(shù)(即c = l/2f)。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖2和圖4說明本實(shí)施方式，在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
權(quán)利要求1.一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器包括工作介質(zhì)出口管(I)、工作介質(zhì)進(jìn)口管(2)、吸熱器殼體(3)、吸熱器側(cè)面段螺旋盤管(5)、吸熱器底面段螺旋盤管(7)和石英棉保溫層(8)，其特征在于吸熱器殼體(3)為下敞口式殼體，所述吸熱器殼體(3)的底面為內(nèi)凸式結(jié)構(gòu)，吸熱器殼體(3)的底部為曲面半球體，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管(5)纏繞在吸熱器殼體(3)的側(cè)面內(nèi)壁上，吸熱器底面段螺旋盤管(7)纏繞在吸熱器殼體(3)的底面上，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管(5)與吸熱器底面段螺旋盤管(7)連通，吸熱器殼體(3)的外表面上設(shè)置有石英棉保溫層(8)，所述工作介質(zhì)進(jìn)口管(2)穿設(shè)在石英棉保溫層(8)內(nèi)，且工作介質(zhì)進(jìn)口管(2)與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管(5)的進(jìn)口端連通，工作介質(zhì)出口管(I)穿設(shè)在石英棉保溫層(8)內(nèi)，且工作介質(zhì)出口管(I)與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管(5)的出口端連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，其特征在于在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，其特征在于在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，其特征在于在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，其特征在于在笛卡爾坐標(biāo)系中，底面為曲面半球體的曲面控制方程為
專利摘要一種底面為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器，本實(shí)用新型涉及一種太陽能吸熱器。本實(shí)用新型為了解決金屬管盤繞過程中無法布滿整個(gè)底面的問題，以及吸熱器存在光學(xué)損失的問題。吸熱器殼體的底部為曲面半球體，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的側(cè)面內(nèi)壁上，吸熱器底面段螺旋盤管纏繞在吸熱器殼體的底面上，吸熱器側(cè)面段螺旋盤管與吸熱器底面段螺旋盤管連通，吸熱器殼體的外表面上設(shè)置有石英棉保溫層，工作介質(zhì)進(jìn)口管穿設(shè)在石英棉保溫層內(nèi)，且工作介質(zhì)進(jìn)口管與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管的進(jìn)口端連通，工作介質(zhì)出口管穿設(shè)在石英棉保溫層內(nèi)，且工作介質(zhì)出口管與吸熱器側(cè)面段螺旋盤管的出口端連通。本實(shí)用新型用于吸收太陽能。
文檔編號F24J2/46GK202869035SQ20122061298
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王富強(qiáng), 林日億, 李夏赟, 魏東蘭, 張慧, 秦愛民, 孟凡軍, 劉娟娟, 初小林 申請人:中國石油大學(xué)(華東)