一种可变形太阳能接收器的制作方法

1.本实用新型属于太阳能聚光热利用领域，涉及一种太阳能腔体热接收器，尤其是一种可变形太阳能接收器。


背景技术：

2.太阳能是清洁环保和分布广泛的可再生能源，开发和利用太阳能进行高品位供热或热发电是实现人类可持续发展的重要途径之一。上述技术的实现通常是采用大面积反射镜面聚光器将低密度太阳光能聚集在一个小型热接收器表面，被接收器内的吸热体吸收，进而加热接收器中吸热体的流道中的传热工质，实现太阳光能到工质热能的转换，通过这些热工质可对外进行供热，或者再利用其驱动热机（蒸汽涡轮发动机或斯特林热机）做功带动发电机，从而产生电力。可以看到，不管是中高温供热还是高品位的太阳能热发电，太阳能接收器始终是太阳能热利用领域的核心装置。
3.当前，在高倍聚光太阳能热利用领域广泛使用金属盘管作为吸热体的太阳能接收器，它是将金属管盘绕或弯折而成，例如圆柱形腔体接收器通常由金属铜管按螺旋状盘绕而成，再外侧包裹保温材料。这些太阳能接收器在服役运行时，其吸热体结构参数和几何形状是不可变动的，它对外界复杂变化的聚焦能流密度分布和服役工况无法很好适应，通常会出现高温烧蚀、烧穿管壁或局部高温导致流道内传热工质分解而热物性退化等问题。例如，在塔式聚光热发电中，由于太阳位置和太阳直射辐照强度（dni）的时刻变化，聚光器（定日镜）聚集太阳光到固定几何形状的接收器表面的太阳辐射能流密度分布也时刻变化，可能产生高能密度区域而产生高温问题。又如，碟式/斯特林太阳能热发电系统，由于斯特林热机热利用量有上限，当dni大于设计点dni时，吸热体会由于换热不及时或换热量限制而导致温度过高，尤其是碟式系统中腔体接收器内吸热体表面的能流密度分布本来就非常不均匀，此时这些局部高能流峰值区域的温度会非常高可能烧穿吸热体的管壁，所以发明一种辐射吸收面几何形状可调的太阳能接收器尤为重要，以适应太阳能聚光热利用系统服役运行及聚焦能流分布的复杂动态变化，实现安全、可靠和高效的光
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热转换。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、安全可靠的太阳辐射吸收面几何形状可调的太阳能接收器；它能根据服役工况参数调节接收器中吸热体铰链围成的几何形状，以适应太阳能聚光热利用系统服役运行及聚焦能流分布的复杂动态变化，实现太阳能热接收器的安全、可靠和高效的光
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热转换。
5.本实用新型采用的技术方案是：一种可变形太阳能接收器，包括支撑板、吸收太阳光并加传热工质的若干吸热体铰接围成的吸热器、安装在支撑板后侧的固定架、安装在固定架上的电动机、与电动机的输出轴固定连接的驱动盘、滑块、控制器及气候站；所述的支撑板沿圆周方向均匀分布有n条延长线过圆心的直线导槽，该直线导槽中安装有一个在其导槽内滑动的滑块；滑块的前后表面均设有大于该导槽宽度的凸台，该前侧的凸台上设有
销轴孔，该后侧的凸台上设有圆柱轴；所述的吸热器包括2n个相同的吸热体和若干铰链合页，各吸热体依次通过铰链合页进行铰接连接，围成一个具有n个凸角和n个凹角且凸凹相间的截面为星形的腔体结构，位于该凹角位置的铰链合页的转轴与滑块的销轴孔进行铰连接；所述的驱动盘沿圆周方向均匀设有n条弧形导槽，每个滑块的圆柱轴与一个弧形导槽进行配合并在其内进行滑动；所述的电动机由控制器根据气候站监测反馈的环境参数进行相应控制，由输出轴带动驱动盘旋转，再经驱动盘的弧形导槽推动各滑块在支撑板的直线导槽中滑动，改变吸热器中各吸热体铰链围成的几何形状。
6.上述的可变形太阳能接收器中，所述的驱动盘中弧形导槽的起端与止端在沿驱动盘的半径和圆周角方向均存在位置差异。
7.上述的可变形太阳能接收器中，所述的吸热体由吸热板和焊接在吸热板上的吸热管组成；所述吸热管沿吸热板的高度方向呈蛇形折转的连通布置，传热工质从底部的一端流入并从底部的另外一端流出；当吸热器是用围成腔体的内表面吸收太阳光时，所述的吸热管焊接在吸热板的内侧并面向内腔；当吸热器是用围成腔体的外表面吸收太阳光时，所述的吸热管位于吸热板的外侧并背向内腔。
8.上述的可变形太阳能接收器中，还包括罩住吸热器的保温筒体，该保温筒体的前端设有带圆孔的封板，该圆孔位置安装有石英玻璃，太阳光透过该石英玻璃后到达吸热器的内腔表面；该保温筒体与吸热器所夹环形间隙内填充有弹性保温材料。
9.上述的可变形太阳能接收器中，所述的吸热体围成的内腔结构中填充有弹性保温材料；所述的吸热器的上端安装有保温盖板，该保温盖板通过杆件与支撑板进行固定。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型将吸热器划分成2n块结构相同的吸热体，各吸热体依次通过铰链合页进行铰接连接，围成一个具有n个凸角和n个凹角且凸凹相间的截面为星形的腔体结构，位于该凹角位置的铰链合页的转轴与滑块的销轴孔进行铰连接；电动机由控制器根据气候站监测反馈的环境参数进行相应控制，由输出轴带动驱动盘旋转，再经驱动盘的弧形导槽推动各滑块在支撑板的直线导槽中滑动，改变吸热器中各吸热体铰链围成的几何形状。能有效适应太阳能聚光热利用系统服役时聚焦能流分布复杂动态变化，而且调节吸热体所围几何形状还可以起到减小其对流和辐射损失的有益效果，实现太阳能热接收器的安全、可靠和高效的光
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热转换。
11.本实用新型的太阳能接收器中吸热器的几何形状可动态变化，服役过程中可通过控制电动机的往复正反转使吸热器几何结构进行往复动态变化，可以实现吸热器表面的聚焦能量分布的动态均匀化，而且吸热器动态运动能提升其内部传热工质的湍流强度，可有效提升吸热器的光热转换效率。
12.本实用新型的太阳能接收器中吸热器由模块化的吸热体铰接而成，使用过程中可就某块损坏的吸热体进行快速、方便且低成本的更换，该接收器具有模块化、低成本、方便维护的优点。
附图说明
13.图1为本实用新型的太阳能接收器的实施例1的结构示意图。
14.图2为图1拆除保温筒体后的前向轴测视图。
15.图3为图1拆除保温筒体后的后向轴测视图。
16.图4为图1拆除保温筒体后的俯视图。
17.图5为本实用新型的太阳能接收器的实施例2的主视图。
18.图6为本实用新型的太阳能接收器的实施例2的俯视图。
19.图中：1—石英窗；2—保温筒体；3—吸热器；301—吸热体a；3—吸热体b；4—支撑板；401—直线导槽；5—电动机；6—固定架；7—驱动盘；701—弧形导槽；8—铰链合页；9—滑块；10—吸热体；11—吸热板；12—吸热管；13—支撑塔；14—保温盖板。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
21.实施例1。
22.当太阳光聚集到本实用新型太阳能接收器的腔体内部进行吸收和光热转换时，例如应用于碟式聚光集热系统中，如图1
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4所示，本实用新型包括支撑板4、吸收太阳光并加传热工质的若干吸热体10铰接围成的吸热器3、安装在支撑板4后侧的固定架6、安装在固定架6上的电动机5、与电动机5的输出轴固定连接的驱动盘7、滑块9、控制器及气候站；所述的支撑板4沿圆周方向均匀分布有n条延长线过圆心的直线导槽401，该直线导槽401中安装有一个在其导槽内滑动的滑块9；滑块9的前后表面均设有大于该导槽宽度的凸台，该前侧的凸台上设有销轴孔，该后侧的凸台上设有圆柱轴；所述的吸热器3包括2n个相同的吸热体10和若干铰链合页8，各吸热体10依次通过铰链合页8进行铰接连接，围成一个具有n个凸角和n个凹角且凸凹相间的截面为星形的腔体结构，位于该凹角位置的铰链合页的转轴与滑块9的销轴孔进行铰连接；所述的驱动盘7沿圆周方向均匀设有n条弧形导槽701，每个滑块9的圆柱轴与一个弧形导槽701进行配合并在其内进行滑动；所述的电动机5由控制器根据气候站监测反馈的环境参数进行相应控制，由输出轴带动驱动盘7旋转，再经驱动盘7的弧形导槽701推动各滑块9在支撑板4的直线导槽401中滑动，改变吸热器3中各吸热体10铰链围成的几何形状。
23.如图3所示，所述的驱动盘7中弧形导槽701的起端与止端在沿驱动盘7的半径和圆周角方向均存在位置差异。如图4所示，所述的吸热体10由吸热板11和焊接在吸热板11上的吸热管12组成；所述吸热管12沿吸热板11的高度方向呈蛇形折转的连通布置，传热工质从底部的一端流入并从底部的另外一端流出；所述的吸热管12焊接在吸热板11的内侧并面向内腔，吸热管用于吸收聚集在腔体内侧的太阳光，并加热其管内的传热工质。
24.如图1所示，本实用新型多的太阳能接收器还包括罩住吸热器3的保温筒体2，该保温筒体2的前端设有带圆孔的封板，该圆孔位置安装有石英玻璃1，太阳光透过该石英玻璃1后到达吸热器3的内腔表面；该保温筒体2与吸热器3所夹环形间隙内填充有弹性保温材料；所述吸热器3中的传热工质从某个吸热体10的工质流入管流入，最终从与其相邻的吸热体10的工质流出管进行流出，两者之间的各吸热体10的工质流入管和工质流出管依次通过金属软管连通，形成一个完整的工质流动回路。
25.实施例2。
26.如图5
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6所示，实施例2的结构与实施例1基本相同，主要差异在于实施例2是吸热器用围成腔体的外表面吸收太阳光，例如在塔式聚光发电应用中，定日镜聚集的太阳光通常是投射带吸热器的外表面并被吸收，所以不同之处在于：所述的吸热管12焊接在吸热板
11的外侧并背向内腔，即吸热管12裸露在外部；而所述的吸热体10铰接围成的内腔结构中则填充有弹性保温材料；所述的吸热器3的上端安装有保温盖板14，该保温盖板14通过杆件与支撑板4进行固定。