專利名稱：熱吸收器及其所應用的熱采集系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能利用技術，特別是涉及一種熱吸收器。本發明還涉及包括所述熱吸收器的熱采集系統。
背景技術：
隨著我國經濟建設的快速發展，能源的回收利用以及太陽能等清潔能源技術越來越廣泛地應用于熱交換技術的各個領域。在各種加工企業中，以及家庭生活廢水中，高溫廢棄液體的排放，不僅污染環境，而且浪費了大量的能源。如果能夠對高溫廢棄液體進行熱回收利用，無疑能極大程度的降低生產成本。 太陽能利用技術是一種可再生清潔能源技術，因其節能減排的優勢而發展迅速，它經常結合聚光技術，通過聚光器把太陽光聚集起來投射到位于聚光器焦點處的熱吸收器上，熱吸收器把光轉換成熱，并把熱量交換給通過熱吸收器的工質；而產生的高溫工質具有多種應用，如工業加熱、熱力發電、化工過程等。在較高倍聚光比的情況下，熱吸收器是聚光技術的核心所在，也是太陽能熱交換系統的重要組成部件。請參考圖1，圖I為一種典型的熱吸收器的結構示意圖。一種典型的熱吸收器包括具有紡錘形結構的殼體01，殼體01內安裝有緊密繞制的盤管02，其中具有水或者其他工質。盤管02的一端形成工質的進口 03，其另一端形成工質的出口 04。上述盤管02中的水或其他工質能夠在盤管02中流動，將太陽光能轉換成工質的熱能帶走，從而，工質的流出溫度將明顯高于其流入溫度。上述典型的熱吸收器能夠實現部分太陽能的吸收利用，但是，由于自身結構的限制，其具有以下諸多缺點首先，在熱吸收過程中，如果盤管02中的溫度高于液態工質的汽化點，液態工質會發生汽化而變成氣態，因此，在盤管02的出口流出的高溫工質通常為氣液混合的形態，其中的氣態工質被排出后大多被浪費掉，影響了高溫工質的利用效率。其次，盤管02的尺寸必須嚴格與熱接收器的尺寸相吻合才能夠實現使用功能。而不同的太陽能熱交換系統對應著不同尺寸大小的熱接收器，因此對于不同聚光比、不同尺寸的接收器，所需的熱吸收器的殼體01與盤管02的尺寸都不一致。而現有技術的金屬盤管彈性很小，制作完成后幾乎無法改變，因此對特定尺寸的熱接收器必須采用特定尺寸的盤管02和外殼01，這造成兩者在應用方面的通用性比較差。第三，由于盤管02繞制的圈數比較多，螺距較小，因此將管道彎曲成所需形狀的難度較大，制造精度要求比較高，導致盤管02的加工制造難度較大。最后，盤管02內流動的工質如出現結塊(如水垢)等需清理時就會出現更換困難的02自身被腐蝕變薄導致盤管使用壽命大打折扣。或者在酸洗過程中盤管的使用性能被破壞，只能整體重新更換新的盤管02，從而顯著地增加了熱吸收器的使用維護成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型熱吸收器，其能量利用效率較高。本發明的另一目的是提供一種包括上述熱吸收器的熱采集系統和一種包括上述熱吸收器的太陽能熱采集系統。為解決上述技術問題，本發明提供一種熱吸收器，包括內部設有分離部件的殼體，所述分離部件為多孔結構部件，所述殼體上設有進液口、排液口和排氣口，所述排氣口位于所述分離部件的上方，所述排液口位于所述分離部件的下方。優選地，所述熱吸收器具有位于所述分離部件上方的排氣腔，和位于所述分離部件下方的排液腔；所述排氣口直接連通所述排氣腔，所述排液口直接連通所述排液腔。優選地，所述殼體包括上殼體和與所述上殼體可拆分地連接的下殼體，且所述上殼體與所述下殼體的安裝接觸面上設有密封圈。 優選地，所述殼體還具有進光口，以便于光線射向所述殼體內部，所述進光口位于所述殼體的下部，且由透光板封閉。優選地，還包括安裝在所述殼體下部并環繞所述殼體的側壁的遮光環板，所述遮光環板向下方漸擴。優選地，所述遮光環板的下表面設有反射膜。優選地，所述外殼的外表面設有集熱膜，所述透光板的外表面設有透射膜。本發明還提供一種熱采集系統，包括上述前三項所述的熱吸收器，所述熱吸收器的排氣口、排液口、進液口通過管道分別與氣態介質收集容器、液態介質收集容器以及進液容器。本發明還提供一種熱采集系統，包括上述任一項所述的熱吸收器，所述熱吸收器的下方設有聚光元件，所述熱吸收器的排氣口、排液口、進液口通過管道分別與氣態介質收集容器、液態介質收集容器以及進液容器。優選地，所述聚光部件的聚光面設有反射膜。本發明所提供的熱吸收器，在具體使用中具有以下有益效果I)本發明所提供的熱吸收器包括具有進光口且內部設有為多孔結構部件的分離部件的殼體，具體使用的時候分離部件不僅能使得殼體內的高溫液體氣液分離，還能對液體進行初步凈化過濾。2)本發明所提供的熱吸收器的分離部件為無機非金屬材質的多孔結構部件。無機非金屬材質耐腐蝕，結垢之后易清洗不會被腐蝕，從而降低了結垢后的清洗難度，降低了維護成本。3)本發明所提供的熱吸收器的殼體上設有進液口、排液口和排氣口，排氣口位于分離部件的上方，排液口位于所述分離部件的下方。這樣，液態工質和氣態工質通過兩個不同的通道流出殼體，從而可以實現對液態工質和氣態工質的分離和分別收集，提高了高溫工質的后續收集利用效率。4)本發明所提供的熱吸收器的殼體包括上殼體和與所述上殼體可拆分地連接的下殼體，且所述上殼體與所述下殼體的安裝接觸面上設有密封圈。這樣，當需要對殼體內部的污垢等進行清理等操作時，可以將所述上殼體和所述下殼體拆開，維護作業結束后，再將兩部分重新安裝起來，從而簡化了殼體內部零部件的維護過程，提高了維護效率，降低了維護成本。5)本發明所提供的熱吸收器用途廣，從高溫工業廢棄液到居民高溫生活廢水都可以通過使用了本發明的熱吸收器的熱采集裝置進行熱能回收利用，除此之外還能對廢棄液進行初步凈化。本發明所提供的熱吸收器還可用于太陽能熱采集系統中，太陽能為清潔能源,收集的高溫氣體和高溫液體可轉換成各種形式的能源。由于包括上述各熱吸收器，本發明所提供的熱采集系統和太陽能熱采集系統也相應地具備上述優點，不再贅述。
圖I為現有技術的一種典型的熱吸收器的結構示意圖；圖2-1為本發明的熱吸收器的第一種具體實施方式
的原理示意圖； 圖2-2為本發明的熱吸收器的第一種具體實施方式
在熱采集系統中應用的原理示意圖；圖3-1為本發明的熱吸收器的第二種具體實施方式
的原理示意圖；圖3-2為本發明的熱吸收器的第二種具體實施方式
在太陽能熱交換系統中應用的原理示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明的方案，下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖2-1和圖2-2，圖2-1和圖2_2為本發明的熱吸收器的第一種具體實施方式
的原理示意圖。在第一種具體實施方式
中，本發明所提供的熱吸收器具有大體呈圓柱體的殼體2a，當然，殼體2a的具體形狀可以根據具體場合靈活設定為其他形狀。優選的，殼體2a的外表面還可以設置集熱膜。殼體2a的內腔中還設有分離部件la，分離部件Ia內部具有易于流體通過的通道。殼體2a上設有進液口 201a，用于向殼體2a內部注入熱交換工質；殼體2a上還設有位于分離部件Ia下方的排液口 202a，以便高溫工質自熱吸收器中流出。在本實施例中，進液口 201a位于分離部件Ia的上方。具體使用過程中，只需設定進液口 201a的位置高于排液口 202a的位置即可。殼體2a上還設有排氣口 203a，排氣口 203a也設置于分離部件Ia的上方；當然，進液口 201a與排氣口 203a的相對高度關系并無限定。本實施例所示的熱吸收器在具體使用的時候，只需將進液口 201a通過進液管3a與進液容器83a連通，排液口 202a通過排液管4a與液態介質收集容器81a連通，排氣口203a通過排氣管5a與氣態介質收集容器82a連通。本實施例中所述的進液容器83a可以是工業高溫工質的源頭或者高溫生活廢液的源頭。這樣，液態工質和氣態工質通過兩個不同的通道流出殼體2a，從而可以實現對液態工質和氣態工質的分離和分別收集，提高了高溫工質的后續收集利用效率。
作為一種優選的方式，可以將分離部件Ia設置于殼體2a的中部，并在分離部件Ia上方設置排氣腔205a，在分離部件Ia下方設置排液腔204a，此時可以將進液口 201a和排氣口 203a直接連通排氣腔205a，將排液口 202a直接連通排液腔204a。這種設置方式簡單方便，進一步有利于液態工質和氣態工質的分離和分別收集。當高溫工質進入殼體2a中，蒸汽通過位置較高的排氣口 203a從排氣管5a中排出。液態工質經多孔結構的分離部件Ia進入排液腔204a，這個過程中不僅最大程度的回收了廢棄高溫液體中的熱量，且原本會被廢棄的高溫廢棄液經過多孔材質的分離部件Ia后會被初步清理凈化。經初步處理過的高溫廢棄液自位于下方的排液口 202a流出從排液管4a排出。收集到的高溫液體和高溫氣體可供熱回收利用。且經過初步處理的高溫廢棄液體的后續凈化處理程序也得以減少。作為另一種優選的方式，可以將殼體2a設置為分體式結構,例如,將殼體2a分為上殼體21a和下殼體22a,且上殼體21a與下殼體22a可拆分地連接；并且，最好在上殼體21a與下殼體22a的安裝接觸面上設密封圈23a。
當需要對殼體2a內部的污垢等進行清理等操作時，可以將上殼體21a和下殼體22a拆開，維護作業結束后，再將兩部分重新安裝起來，從而簡化了殼體2a內部零部件的維護過程，提高了維護效率，降低了維護成本。此外，還可以對分離部件Ia的具體形式進行設置。例如，分離部件Ia可以采用具有無機非金屬材質的多孔結構部件，例如，泡沫陶瓷。泡沫陶瓷耐腐蝕，結垢之后易清洗不會被腐蝕，維護成本低；利用泡沫陶瓷替代了盤管結構，從而降低了結垢后的清洗難度，降低了維護成本，同時又提高了分離部件的耐腐蝕性。當然，分離部件Ia的材料也不局限于泡沫陶瓷，它也可以選用其他多孔材料，例如蜂窩陶瓷等。還可以是其它無機非金屬材質的多孔結構的材料。請參考圖3-1和圖3-2，圖3-1和圖3-2為本發明的熱吸收器的第二種具體實施方式
的原理示意圖。在第一種具體實施方式
中，本發明所提供的熱吸收器具有大體呈圓柱體的殼體2b，當然，殼體2b的具體形狀可以根據具體場合靈活設定為其他形狀。優選的，殼體2b的外表面還可以設置集熱膜。殼體2b具有進光口，以便陽光自該進光口射入殼體2b的內腔中。進光口能夠透過光線即可，可以是敞口，即在殼體2b結構上不是封閉的；進光口也可以設計為封閉的，即也可以使用透光的板材等將上述敞口封閉。殼體2b的內腔中還設有分離部件lb，分離部件Ib內部具有易于流體通過的通道。殼體2b上設有進液口 201b，用于向殼體2b內部注入熱交換工質；殼體2b上還設有位于儲熱部件Ib下方的排液口 202b，以便經過加熱的工質自熱吸收器中流出。在本實施例中，進液口 201b位于分離部件Ib的上方。具體使用過程中，只需設定進液口 201b的位置高于排液口 202b的位置即可。殼體2b上還設有排氣口 203b，排氣口 203b也設置于儲熱部件Ib的上方；當然，進液口 201b與排氣口 203b的相對高度關系并無限定。本實施例所示的熱吸收器在具體使用的時候，只需將進液口 201b通過進液管3b與進液容器83b連通，排液口 202b通過排液管4b與液態介質收集容器81b連通，排氣口203b通過排氣管5b與氣態介質收集容器82b連通。上述進光口的外側設置有聚光部件％，聚光部件9b的聚光面朝向上述進光口，以確保陽光能夠經由進光口射向分離部件lb。聚光部件9b具體可以采用諸如碟形聚光鏡等常見的形式。聚光部件9b的聚光面還可以設置反射膜。為提高太陽光的利用效率，可以在聚光部件9b的安裝部件上設置聚光部件9b的位置調整或控制其位置調整的部件，以便于聚光部件9b根據其所在的經緯度調整位置或者隨著太陽位置的變換及時調整位置。雖然工作時殼體2b的外側應設置聚光部件9b，但這并不意味著聚光部件9b構成本發明所提供的必要組成部分。即使不包括聚光部件％，本發明所提供的仍然可以獨立制
造、銷售。陽光被聚光部件9b反射經由進光口射向分離部件lb，分離部件Ib的溫度因而上 升，并與自進液口 20Ib進入的工質進行熱交換，從而將后者加熱。這樣，液態工質和氣態工質通過兩個不同的通道流出殼體2b，從而可以實現對液態工質和氣態工質的分離和分別收集，提高了高溫工質的后續收集利用效率。作為一種優選的方式，可以將儲熱部件Ib設置于殼體2b的中部，并在儲熱部件Ib上方設置排氣腔205b，在儲熱部件Ib下方設置排液腔204b，此時可以將進液口 201b和排氣口 203b直接連通排氣腔205b，將排液口 202b直接連通排液腔204b。這種設置方式簡單方便，進一步有利于液態工質和氣態工質的分離和分別收集。被加熱的液體溫度身高，其中，蒸汽通過位置較高的排氣口 203b從排氣管5b中排出。液態工質經多孔結構的分離部件Ia進入排液腔204a，這個過程中不僅最大程度的收集了經太陽能加熱的高溫工質的熱量，且原本的水源經過多孔材質的分離部件Ib后被初步清理凈化。經初步處理過的高溫工質自位于下方的排液口 202b流出從排液管4b排出。收集到的高溫液體和高溫氣體可供熱回收利用。進光口理論上可以設置于殼體2b的各個位置，但將其設置于殼體2b的下部更為合理。此時，可以將進光口由透光板6b封閉，且透光板6b的外表面可以設置透射膜；還可以進一步將聚光部件％也設置于殼體2b的下方。為了避免高密度熱能灼傷殼體2b外壁，還可以進一步設置遮光環板7b。遮光環板7b位于殼體2b的下部，并環繞殼體2b的側壁。為了進一步提高遮光效果，遮光環板7b還可以向著聚光部件9b的方向即下方漸擴。此外，還可以在遮光環板7b的下表面設置一層反射膜，進一步將反射的太陽光盡可能多的投射到聚光部件％的聚光面以提高太陽能的利用效率。作為另一種優選的方式，可以將殼體2b設置為分體式結構,例如,將殼體2b分為上殼體21b和下殼體22b，且上殼體21b與下殼體22b可拆分地連接；并且，最好在上殼體21b與下殼體22b的安裝接觸面上設密封圈23b。當需要對殼體2b內部的污垢等進行清理等操作時，可以將上殼體21b和下殼體22b拆開，維護作業結束后，再將兩部分重新安裝起來，從而簡化了殼體2b內部零部件的維護過程，提高了維護效率，降低了維護成本。此外，還可以對儲熱部件Ib的具體形式進行設置。例如，儲熱部件Ib可以采用具有無機非金屬材質的多孔結構的部件，例如，泡沫陶瓷。泡沫陶瓷耐腐蝕，結垢之后易清洗不會被腐蝕，維護成本低；利用泡沫陶瓷替代了盤管結構，從而降低了結垢后的清洗難度，降低了維護成本，同時又提高了分離元件的耐腐蝕性。當然，儲熱部件Ib的材料也不局限于泡沫陶瓷，它也可以選用其他多孔材料，例如蜂窩陶瓷等。還可以是其它無機非金屬材質的多孔結構的部件。本發明所提供的太陽能熱交換系統，包括上述任一項所述的熱吸收器；太陽能熱交換系統的其他部分的結構請參考現有技術，本文不再贅述。可以理解，上文所述各進一步的改進在不存在技術矛盾的前提下可以組合應用。以上對本發明所提供的熱吸收器和熱采集系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利 要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種熱吸收器，其特征在于，包括內部設有分離部件(la、lb)的殼體(2a、2b)，所述分離部件(la、lb)為多孔結構部件，所述殼體(2a、2b)上設有進液口(201a、201b)、排液口(202a、202b)和排氣口 (203a、203b)，所述排氣口 (203a、203b)位于所述分離部件(IaUb)的上方，所述排液口(202a、202b)位于所述分離部件(la、lb)的下方。
2.根據權利要求I所述的熱吸收器，其特征在于，所述熱吸收器具有位于所述分離部件(IaUb)上方的排氣腔(205a、205b)，和位于所述分離部件(IaUb)下方的排液腔(204a,204b);所述排氣口(203a、203b)直接連通所述排氣腔(205a、205b)，所述排液口(202a、202b)直接連通所述排液腔(204a、204b)。
3.根據權利要求I或2所述的熱吸收器，其特征在于，所述殼體(2a、Ib)包括上殼體(21a、Ib)和與所述上殼體(21a、Ib)可拆分地連接的下殼體(22a、Ib)，且所述上殼體(21a、lb)與所述下殼體(22a、lb)的安裝接觸面上設有密封圈(23a、lb)。
4.根據權利要求1-3任一項所述的熱吸收器，其特征在于，所述殼體(2b)還具有進光口，以便于光線射向所述殼體(2b)內部，所述進光口位于所述殼體(2b)的下部，且由透光板(6b)封閉。
5.根據權利要求4所述的熱吸收器，其特征在于，還包括安裝在所述殼體(2b)下部并環繞所述殼體(2b)的側壁的遮光環板(7b)，所述遮光環板(7b)向下方漸擴。
6.根據權利要求5所述的熱吸收器，其特征在于，所述遮光環板(7b)的下表面設有反射膜。
7.根據權利要求5所述的熱吸收器，其特征在于，所述外殼(2b)的外表面設有集熱膜，所述透光板^b)的外表面設有透射膜。
8.一種熱采集系統，其特征在于，包括權利要求1-3任一項所述的熱吸收器，所述熱吸收器的排氣口(203a)、排液口(202a)、進液口(201a)通過管道分別與氣態介質收集容器(82a)、液態介質收集容器(81a)以及進液容器(83a)。
9.一種熱采集系統，其特征在于，包括權利要求I至7任一項所述的熱吸收器，所述熱吸收器的下方設有聚光元件(9b)，所述熱吸收器的排氣口(203b)、排液口(202b)、進液口(201b)通過管道分別與氣態介質收集容器(82b)、液態介質收集容器(81b)以及進液容器(83b)。
10.根據權利要求9所述的熱采集系統，其特征在于，所述聚光部件(9b)的聚光面設有反射膜。
全文摘要
本發明公開了一種熱吸收器，包括內部設有分離部件(1)的殼體(2)，所述分離部件(1a、1b)為多孔結構部件，所述殼體(2)上設有進液口(201a、201b)、排液口(202a、202b)和排氣口(203a、203b)，所述排氣口(203)位于所述分離部件(1)的上方，所述排液口(202)位于所述分離部件(1)的下方。由于液態工質和氣態工質通過兩個不同的通道流出殼體，從而可以實現對液態工質和氣態工質的分離和分別收集，提高了高溫工質的后續收集利用效率。本發明還提供了包括上述熱吸收器的熱采集系統，該熱采集系統也具有上述優點。
文檔編號F24J2/46GK102748880SQ20111010238
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者王景鵬, 鄒江, 陳俊, 韓延民 申請人:杭州三花研究院有限公司