專利名稱：一種新型太陽能集熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能熱利用領域的太陽能集熱器。
背景技術：
隨著太陽能等可再生能源利用在全世界蓬勃發展，太陽能聚熱發電(CSP)逐步為人們所認識，在CSP體系中，吸熱傳熱部分具有非常重要的地位。太陽能的集熱技術的換熱介質，目前主要采用導熱油為傳熱工質，經導熱油換熱后驅動常規蒸汽輪機帶動發電機組發電。由于目前的導熱油工作溫度必須控制在400°c以內，超出這一溫度將會導致導熱油裂解、粘度提高以及傳熱效率降低等問題，因此限制了太陽能聚熱發電的工作溫度。同時，導熱油使用成本很高，因此迫切需要有新的傳熱工質取代導熱油，以提高工作溫度，并降低裝置造價和運行成本。目前國際太陽能集熱技術的換熱介質的替代品有熔融鹽類材料，但其結晶點較高，大多在230至260°C左右，因此直接替換仍有諸多困難，當前熔融鹽主要用于熱儲能。用水直接作為換熱介質的直接蒸汽發生(DSG)技術已經試驗多年，該技術與蒸汽鍋爐受熱管道運行原理相似，以水為工質，將低溫水自吸熱管路一端注入，水在沿管路軸向行進過程中吸熱逐漸升溫，達到沸點后變為飽和蒸汽，再繼續吸熱變為過熱蒸汽。由于水在受熱管內發生沸騰時狀態不穩定，存在兩相流傳輸和汽化壓力在集熱管內不均勻等問題，發生例如水錘、振動、管路材料疲勞破壞現象；另外在飽和蒸汽變為過熱蒸汽段，由于蒸汽導熱能力差，熱吸收能力較弱，容易發生管路過溫損毀；并且當管路受熱不均勻時，管壁溫差較大，會發生嚴重彎曲，帶來其他損失(如真空密封破壞)；再者現有技術仍然沒有解決DSG管道在局部無受熱(例如鏡場因云朵遮擋引起的局部出現陰影)，帶來的一系列問題，例如水輸入及汽輸出流量控制，參數變化的影響。因此該技術仍停留在試驗階段，但只要這些問題能夠得以解決，DSG技術就成為成本最低、效率最高的環保安全型太陽能熱發電關鍵技術。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述問題，提供一種可應用于多領域的新型太陽能集熱器。本發明提供了一種新型太陽能集熱器，包括傳熱區、傳熱介質和換熱區、換熱介質，其特征在于，所述傳熱區位于太陽光線會聚位置，換熱區被傳熱區包圍；傳熱區內部布置有流動的傳熱介質；換熱區內部布置有流動通過的換熱介質；所述傳熱區內的傳熱介質沸點高于換熱介質的輸出溫度；太陽光能量通過所述傳熱區及內部的傳熱介質對流動通過換熱區內的換熱介質傳遞熱量；所述換熱介質吸收熱量后，流出太陽能集熱器完成換熱。進一步地，所述換熱介質在換熱區內發生相變換熱。進一步地，所述太陽能集熱器的外部局部受熱，傳熱介質在傳熱區的內部流動，獲得較高的傳熱性能，克服外部局部受熱不均引起的變形翹曲問題，同時有效地將接收的熱量傳導至換熱區；所述傳熱介質的一部分或全部在傳熱區內進行通過性流動，優選為在傳熱區內進行循環流動。進一步地，所述太陽能集熱器包括金屬外管、金屬中管；所述金屬外管與金屬中管之間所形成的空間為傳熱區；金屬中管內部全部或部分空間為換熱區；換熱介質貫穿流動于金屬中管內部，實現換熱后流出系統外部。進一步地，所述金屬外管內部還包括金屬內管；所述傳熱介質經過金屬外管內的傳熱區后，所述傳熱介質的循環流動路徑通過金屬內管，傳熱介質在金屬內管所形成的回路中完成循環流動，實現金屬外管內部的傳熱介質的總體循環。進一步的實施例中，所述換熱區由一根或多根的金屬中管的全部或部分內部空間組成，實施多個換熱區同時相變換熱。進一步地，所述金屬內管、金屬中管內外平行布置于金屬外管內部，所述金屬中管內壁與金屬內管外壁之間所形成的空間為換熱區，金屬外管內的其它空間為傳熱區。進一步地，所述金屬內管和/或金屬中管的某個部分設置有介質通道，所述傳熱介質與換熱介質為同一種介質，在傳熱區完成傳熱流動后，部分或全部進入換熱區完成換熱。優化地，所述金屬內管或金屬中管為螺旋波紋管或螺旋波紋節管，增加換熱介質和傳熱介質在內部的潤流，廣生更聞的換熱系數，提聞效率。進一步地，所述太陽能集熱器還包括過熱區，接收換熱空間輸出的氣相或汽液混合相的換熱介質進行過熱加熱，以獲得更好的蒸汽參數。優選地，所述過熱區或傳熱區內布置有螺旋導流裝置，換熱介質或傳熱介質在流經的過程中，在導流裝置的作用下，螺旋前進，降低圓周壁面溫度差，降低管路的翹曲程度。進一步地，所述過熱區為沿外管軸線長度方向上延伸布置的金屬第四管管內空間，接收軸向上的熱量，將氣相換熱介質變成高參數的過熱蒸汽。進一步地，所述過熱區為與外管并列布置的獨立金屬第四管內部空間，方式更加便利地利用于線形聚光系統，通過合理的光學設計，可實現該金屬第四管與外管按一定比例接收會聚光能量，第四管接收小量的熱量將飽和蒸汽或濕蒸汽變成過熱蒸汽輸送系統外部。進一步地，所述換熱介質入口布置單向閥，控制持續補給水量及壓力。進一步地，所述傳熱區具有排氣裝置，該排氣裝置主要將傳熱區的傳熱介質內部因突然劇烈受熱等原因產生的氣相收集，并通過位于高端位置布置的排氣閥排出系統外部，避免影響傳熱效果。進一步地，所述傳熱區傾斜布置，其高端位置為排氣裝置。進一步地，所述傳熱區布置有穩壓裝置，將傳熱區內部的壓力持續維持一定的穩定范圍內，保證傳熱介質不會發生相變。優選地，所述傳熱介質為加壓水、導熱油、導熱姆或熔鹽，具有比換熱介質更高的沸點。進一步地，所述換熱介質為在低于傳熱區內的傳熱介質沸點的溫度范圍內具有氣液兩相變化的物質，如水、酮類、醚類、醇類及液相或低沸點金屬熱管介質。優選地，所述換熱介質為水，在換熱區內實施相變換熱，完成DSG過程。
本發明提供的相變太陽能集熱器可以應用于槽式光熱、菲涅爾陣列光熱或塔式光熱集熱器等太陽能熱利用領域。本發明的相變太陽能集熱器的金屬外管外部即使不均勻受熱，內部密閉循環流動的傳熱介質在系統中的循環，降低了管道因受熱不均引起的圓周界面上的溫度不均勻性，避免管路翹曲；多個換熱管平行布置于金屬外管內部，換熱管的尺寸較小，且在傳熱介質流動傳熱的作用下均勻受熱，克服軸向上發生的兩相流變換和汽化壓力的軸向非均勻分布帶來的水錘、振動現象和管路疲勞損壞，以及局部管溫過高燒壞、管路彎曲等問題；且相變太陽能集熱器還包括過熱區，將換熱管輸出的飽和蒸汽或汽水混合物再次受熱變成高參數蒸汽。本發明裝置整體熱吸收效率較傳統單端輸入方式更高。
圖1是本發明的太陽能集熱器第一實施例示意圖。圖2-1是本發明的太陽能集熱器第二實施例剖面示意圖。圖2-2是本發明的太陽能集熱器第二實施例截面示意圖。圖3是本發明的太陽能集熱器第三實施例示意圖。圖4是本發明的太陽能集熱器應用于太陽能菲涅爾陣列領域的整體結構第四實施例示意圖。圖5-1為本發明的太陽能集熱器應用于太陽能菲涅爾陣列領域的整體結構第五實施例示意圖。圖5-2是第五實施例的太陽能集熱器的結構示意圖。圖5-3是第五實施例的太陽能集熱器受熱示意圖。圖5-4是第五實施例的太陽能集熱器第四管結構示意圖。
具體實施例方式 下面參照附圖對本發明的具體實施方案進行詳細的說明。圖1是本發明的太陽能集熱器第一實施例示意圖。從圖1的局部剖視部分可見，本發明的太陽能集熱器I包括金屬內管2、金屬外管3、金屬中管4、傳熱介質7和換熱介質
6。金屬內管2、金屬中管4內外平行布置于金屬外管3內部。該實施方式的傳熱區包括兩部分，分別為金屬外管3內部、金屬內管2外部和金屬中管4外部三者所形成的空間及金屬內管2內部的空間，傳熱介質7的一部分或全部循環流動路徑通過金屬內管2，且在傳熱區內部循環流動；金屬中管4的內部空間為換熱區，內部流動著換熱介質，換熱區被傳熱區包圍；優化為在換熱區內部完成相變換熱；傳熱介質7具有較換熱介質6更高的沸點，例如加壓水、導熱油、導熱姆或熔鹽，完成換熱介質6在液體循環流動的過程中對換熱介質6的相變換熱；圖1中，金屬外管3與金屬內管2所形成的空間內可以陣列布置至少一根金屬中管4，多根金屬中管4內部的換熱介質6部分或全部獲得足夠熱量后完成的相變，提供足夠的相變換熱量。該太陽能集熱器的金屬外管3的外壁局部接收外部的熱量，穿過金屬外管3的外壁傳遞至傳熱區內部的傳熱介質7，傳熱介質7在傳熱區內流動，例如通過性流動或循環流動，具有較強的換熱能力，具有優良的接收傳熱熱能的同時，也具有良好的均溫能力，克服了傳統太陽能集熱器因局部受熱不均造成溫差過大引起的金屬外管3的翹曲問題；傳熱介質7在傳熱區內部受熱、流動的同時，也將熱量傳遞至金屬中管4的相變換熱區內部，換熱介質6在相變換熱區內流動的過程中，接收傳熱介質7釋放的熱量，逐步受熱后，發生汽化，變成氣態換熱介質6流出系統的外部，穩定高效地完成換熱；傳熱區的上部布置排氣裝置，例如排氣閥14，以防止傳熱區因局部受熱產生的氣體，造成傳熱區內部的換熱性能的下降。太陽光能量通過傳熱區及內部的傳熱介質7對流動通過換熱區內的換熱介質6傳遞熱量；對應于金屬外管3的外壁位于太陽光線會聚位置接收太陽光能量；由于傳熱介質7的液態對流及強制循環，圓周溫度基本均溫，可避免因為金屬外管3外部受熱不均勻引起的管壁溫差較大造成的嚴重翹曲問題。該傳熱區的傳熱介質7的溫度，比金屬中管4內部的換熱介質6所形成的汽化區的壓力所對應的飽和蒸汽溫度要高，以便持續提供金屬中管4內換熱介質6汽化所需熱量，完成換熱介質6的相變換熱過程；具體的換熱過程如下:
換熱介質6在金屬中管4的入口布置單向閥，控制持續補給換熱介質6并保持換熱管內部壓力；換熱介質6以液相形式流經金屬換熱管內部，接收金屬外管3外壁傳導來的熱量，內部的液相傳熱介質7溫度高于特定參數下的換熱介質6的飽和溫度20-50°C，例如換熱介質6水的參數為6MPa對應的飽和溫度為275°C，傳熱介質7采用IOMPa高壓的水，溫度可以達到300°C且保持為液態；傳熱介質7持續對換熱介質6保持25°C以上溫度差均勻給熱；傳熱介質7受熱后在傳熱區循環流動，將熱量傳遞至金屬中管4內部流動的換熱介質6，換熱介質6在金屬中管4的內部貫通流動的過程中，逐步受熱，最終完成汽化和過熱，整個過熱沸騰過程中溫度差都保持25°C左右，金屬中管4道受熱均勻；且內部發生的相變換熱基本為均勻的沸騰換熱，從而避免大量液相沉積底部，發生局部突然沸騰等不穩定狀態。當金屬外管3外壁持續接收外部熱量增多時，外壁傳導至金屬外管3的內壁和傳熱區內部液相傳熱介質7的熱量增多，使液相傳熱介質7的溫度增加，換熱介質6接收熱量增多，能在更短的相變換熱區內獲得飽和蒸汽，在金屬中管4的輸出端輸出過熱蒸汽，在太陽能集熱器I的末端根據換熱介質6的溫度和壓力的變化，調整增加太陽能集熱器始端的換熱介質6的進入量，使換熱介質6能始終保持相當穩定的換熱介質參數的輸出。當金屬外管3外壁持續接收外部熱量不足時，換熱管出口的換熱介質6參數變低，根據換熱介質6的溫度和壓力的變化，調整減少換熱介質6的進入量，達到自動根據系統接收的熱流量，控制換熱區的換熱介質6輸出口換熱介質參數的穩定性要求的目的。該太陽能集熱器I能根據外部受熱情況，智能控制金屬中管4內部的流量，持續保證金屬內管2內壁溫度的相對穩定，提供良好的換熱介質6換熱環境；更為重要的是，因為金屬外管3和金屬內管2所形成環形液相區內部的液相傳熱介質7能良好地保證自身溫度穩定，使與之接觸的金屬外管3管壁周向上雖然受熱不均，但在液相水作用下，管壁溫度基本均勻；而且金屬內管2內部的水汽化相變過程引起的環壁溫度不均問題得到解決，如果換熱介質6為水，即可以良好地解決傳統DSG系統出現的因環壁溫度的不均勻造成管道嚴重翹曲及破壞系統穩定性等問題。該太陽能集熱器還可以簡化為只包括金屬外管3和金屬中管4，金屬中管4也可以平行多個布置于金屬外管3的內部；金屬外管3內部與多個金屬中管4外部所形成的空間為傳熱區，多個金屬中管4內部為相伴換熱區。太陽能集熱器的換熱介質6是在低于傳熱區內的傳熱介質沸點的溫度范圍內具有氣液兩相變化的物質，如水、酮類、醚類、醇類及液相或低沸點金屬熱管介質。優選地，換熱介質6為水、酮類、醚類、醇類及液相或低沸點金屬熱管介質；傳熱區內部傳熱介質7為在一定壓力和溫度下能保持液態不沸騰的物質，優選為水、導熱油、導熱姆或熔鹽。實際的操作過程中，換熱介質6也可以在換熱區內部不發生相變換熱，利用換熱介質6的顯熱受熱熱量，例如低溫的飽和蒸汽經過穩定均勻的換熱后變成高溫過熱蒸汽。圖2-1是本發明的太陽能集熱器第二實施例剖面示意圖。如圖2所示，太陽能集熱器I包括金屬外管3、金屬中管4、金屬內管2 ;其中金屬中管4、金屬內管2互套布置于金屬外管3內部，其中金屬外管3與金屬中管4所形成環形空間及金屬內管2管內空間構成傳熱區，傳熱區的內部布置有流動的傳熱介質7，其中金屬中管4與金屬內管2所形成的環形空間構成換熱區，該環形區間內部貫穿流動著換熱介質6，換熱介質6在換熱區內受熱，相變汽化后流出系統的外部。傳熱區的傳熱介質7溫度高于相變換熱區的換熱介質6，該換熱介質6在傳熱區形成密閉循環空間中循環流動，將金屬外管3接收的熱量快速傳遞至換熱區；換熱介質6在換熱區內部穩定相變后,流出系統的外部；太陽能集熱器在換熱介質6輸出端布置有閉環控制回路13，通過輸出的換熱介質6的參數的變化，調整傳熱介質7的流速和流量。為了獲得更加優化的傳導熱量的效果，金屬內管2或金屬中管4可以優化為螺旋波紋管或螺旋波紋節管(圖中沒有示出)，傳熱介質7或換熱介質6在所在的傳熱區或換熱區內部形成渦流、湍流的運動，增強傳熱系數。為了進一步在傳熱區形成湍流，在傳熱區實施布置導流裝置，例如導流裝置使傳熱介質7在傳熱區內部獲得旋轉導流效果，以增強換熱性能。為了穩定傳熱區內部的壓力以防止傳熱介質7沸騰，在傳熱區布置穩壓裝置及安全閥或泄壓閥，該穩壓裝置能實現傳熱區內部的壓力的穩定，防止局部不穩定引起的壓力下降，導致進入飽和區后的沸騰情況；串聯布置于傳熱區某位置的安全閥或泄壓閥，防止壓力過高帶來的危險。該太陽能集熱器內部的傳熱區的傳熱介質7的流經路線如圖2所示，在實際的操作中也可以為傳熱介質從金屬內管2流經再向金屬外管3與金屬中管4所形成的環形空間流動完成傳熱區內部的流動。圖2-2是本發明的太陽能集熱器第二實施例截面示意圖。圖3是本發明的太陽能集熱器的第三實施例示意圖，如圖3所示，太陽能集熱器包括金屬外管3、金屬中管4和金屬內管2 ;其中金屬內管2、金屬中管4內外同心平行布置于金屬外管3內部，其中金屬外管3與金屬中管4所形成環形空間及金屬內管2管內空間構成傳熱區，傳熱區的內部布置有流動的傳熱介質7，其中金屬中管4與金屬內管2所形成的環形空間構成換熱區，該環形區間內部貫穿流動著換熱介質6 ;該太陽能集熱器的金屬內管2和/或金屬中管4的某個部分設置有介質通道；傳熱介質7與換熱介質6為同一種介質，傳熱介質7與換熱介質6都為水，在傳熱區完成傳熱流動后，部分或全部進入換熱區完成換熱。傳熱介質7在傳熱區內部具有高的壓力高溫度參數，完成液態的通過性流動，經過傳熱區與換熱區的具有將壓功能的介質通道，進入換熱區后，高壓傳熱介質7變成相對低壓的換熱介質6，換熱介質7部分閃蒸，但大部分換熱介質6在傳熱介質7的外部溫度差下(外部溫度具有高于內部換熱介質6的壓力對應飽和溫度的溫度差，例如25°C)，換熱介質6在換熱區內繼續受熱、相變汽化后流出系統的外部。在實際的實施過程中，傳熱區與換熱區的介質通道，可以為布置于金屬中管4或者金屬內管2管壁上的一定尺寸噴孔；通過噴孔的介質完成壓力的下降和進入換熱區的特定流量流入。該太陽能集熱器內部的傳熱介質7的流經路線如圖3所示，在實際的操作中也可以為傳熱介質7從金屬內管2流經再向金屬外管3與金屬中管4所形成的環形空間流動，最后在流經至金屬內管2與金屬中管4所形成換熱區內部完成換熱過程；且換熱介質6輸出端布置有閉環控制回路13，通過輸出的換熱介質6的參數的變化，調整傳熱介質7的流速和流量。圖4是本發明的太陽能集熱器應用于太陽能菲涅爾陣列領域的整體結構第四實施例示意圖。如圖4所示，第一實施例(換熱介質為水)，接收太陽能菲涅爾陣列的太陽能鏡場10反射來的光，完成蒸汽的輸出后，進一步設置，使蒸汽換熱介質從換熱管流出后，進入到金屬第四管5內的過熱區，且該金屬第四管5沿第一實施例的延長軸線布置；濕蒸汽換熱介質在金屬第四管5的過熱區內部完成受熱后獲得所需更高參數，從端頭流出；蒸汽在過熱區內部基本為單相，沒有液相換熱介質相變帶來的水錘、振動和嚴重翹曲等一系列問題。圖5-1為本發明的太陽能集熱器應用于太陽能菲涅爾陣列領域的整體結構第五實施例示意圖。由于第一實施例(換熱介質為水)完成蒸汽的輸出后，獲得的蒸汽參數并不容易控制，且即使按照本發明的第二實施例，在第一實施例的延長線布置金屬第四管5，也可能出現液相區接收的熱量不均勻的情況(例如該太陽能集熱器應用于太陽能光熱菲涅爾陣列領域或太陽能光熱槽式領域)，金屬第四管5內部溫度差仍然有可能偏高且不均勻，仍然會出現翹曲；本發明的第五實施例，如圖5-1所示，太陽能集熱器接收太陽能菲涅爾陣列的太陽能鏡場10反射的光，在復合拋物聚光器(CPC)9的再次聚光下入射太陽能集熱器。圖5-2是第五實施例的太陽能集熱器的結構示意圖，見圖5-2，金屬第四管5的過熱區平行布置于金屬外管3軸線的上部，二者布置于復合拋物聚光器(CPC) 9之下；金屬內管2與金屬外管3同心內外布置，金屬內管2和金屬外管3之間的環形截面空間及金屬內管2內部所形成的空間構成傳熱區，內部布置傳熱介質7 ;金屬中管4內部為換熱介質6，接收熱量變成飽和的蒸汽，金屬第四管5內部為過熱區，接收換熱管內部流經來的飽和氣相換熱介質；金屬第四管5與金屬外管3平行布置，在復合拋物聚光器(CPC)9的作用下，金屬第四管5、金屬外管3 二者獲得的太陽能鏡場10反射光的比例保持在一定范圍內例如。此方式可以在經常及管路長度方向上的局部位置被云朵遮擋形成陰影時，保持蒸發與過熱兩過程的吸收能量比例不變，易于穩定控制輸出蒸汽品質。圖5-3是第五實施例的太陽能集熱器受熱示意圖；如圖5-3，金屬第四管5與金屬外管3在特定形狀的輔助聚光器9的輔助下(金屬外管3內部布置有內外同心布置的金屬內管2和金屬中管4)，接收太陽能鏡場的熱量的比，與不同的管徑和不同時刻太陽光線不完全一致有關，本太陽能集熱器，設計金屬第四管5管徑小于金屬外管3，且滿足不同時刻的金屬第四管5與金屬外管3接收太陽能鏡場的熱量比大約1:2飛；例如下部的金屬外管3接收總熱量的75%，上部的金屬第四管5接收總熱量的25%，該比例與水換熱介質的汽化熱與過熱蒸汽熱的比值相當，即下部的金屬外管3接收的熱量基本滿足將內部的液相換熱介質轉化成飽和蒸汽換熱介質，然后進入金屬第四管5內部接收總熱量的另外一部分熱量，使飽和蒸汽換熱介質進一步過熱，達到所需參數后離開系統，完成換熱。該實施例結構的金屬第四管5布置于金屬外管3上部，接收的熱量密度較小，且管徑較小，更加容易完成內部的換熱，其管壁溫度具有更加一致的溫差，進一步降低管壁翹曲溫度；而且該第三實施例中，即使出現太陽能集熱器軸向上的一定長度區域內的某個局部受熱不均或者無受熱情況(例如云朵遮蔽太陽光入射鏡場的情況)，因金屬外管3與金屬第四管5并行布置，金屬外管3與金屬第四管5對應的接收太陽光線的比值仍然相當，依然能良好地處理飽和換熱介質和過熱換熱介質的質量比例關系，避免常規系統因某個局部受熱不均，造成換熱介質相變過程難以控制，引發系統運行不穩定等不良情況。進一步優化地，金屬第四管5和金屬外管3可以通過焊接等方式相互上下固定，即使管道有翹曲也不會破壞系統的結構及外形尺寸的穩定性。圖5-4是第五實施例的太陽能集熱器第四管結構示意圖；如圖5-4所示，為了獲得管壁更均勻的管壁溫度差，在金屬第四管5的內部設置螺旋導流裝置，例如螺旋旋轉翅片12 ;如此氣相換熱介質在流經過熱區的過程中，在螺旋旋轉翅片12的作用下，螺旋前進，降低過熱區圓周壁面溫度差，進一步降低管路的翹曲程度。實際的運行過程中，傳熱區的液相傳熱介質可能會出現因受熱突然加劇等情況，造成傳熱介質內部產生部分的蒸汽，因此，優選地，傳熱區上部具有排氣區，存放和排除傳熱介質產生的氣體；優選地，排氣裝置位于高端，通過整體傾斜，例如與水平面成2。布置；進一步地，排氣區特定位置布置排氣裝置，例如排氣閥，將傳熱介質受熱不穩定產生的氣相傳熱介質排出。毋庸置疑地，該太陽能集熱器同樣可以應用于太陽能光熱領域的塔式系統當中，該太陽能集熱器陣列布置于塔式光熱中央接收塔上，接收鏡場會聚的太陽光，通過換熱介質內部的汽化相變后的過熱蒸汽將太陽光熱帶離集熱系統。顯而易見，在不偏離本發明的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本發明可以有許多變化。因此，所有對于本領域技術人員來說可以預見的改變，都應包括在本權利要求書所涵蓋的范圍之內。本發明所要求保護的范圍由所述的權利要求書進行限定。
權利要求
1.一種新型太陽能集熱器，包括傳熱區、傳熱介質(7)和換熱區、換熱介質(6)，其特征在于，所述傳熱區位于太陽光線會聚位置，換熱區被傳熱區包圍；傳熱區內部布置有流動的傳熱介質(7);換熱區內部布置有流動通過的換熱介質(6);所述傳熱區內的傳熱介質(7)沸點高于換熱介質(6)的輸出溫度；太陽光能量通過所述傳熱區及內部的傳熱介質(7)對流動通過換熱區內的換熱介質(6)傳遞熱量；所述換熱介質(6)吸收熱量后,流出太陽能集熱器完成換熱。
2.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述換熱介質(6)在換熱區內發生相變換熱。
3.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱介質(7)的一部分或全部在傳熱區內進行通過性流動。
4.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱介質(7)在傳熱區內進行循環流動。
5.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述太陽能集熱器包括金屬外管(3)、金屬中管(4);所述金屬外管(3)與金屬中管(4)之間所形成的空間為傳熱區；金屬中管(4)內部全部或部分空間為換熱區。
6.根據權利要求5所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬外管(3)內部還包括金屬內管(2);所述傳熱介質(7)的循環流動路徑通過金屬內管(2)。
7.根據權利要求5和6所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述換熱區由一根或多根的金屬中管(4)的全部或部分內部空間組成。
8.根據權利要求6所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬內管(2)、金屬中管(4)內外平行布置于金屬外管(3)內部。
9.根據權利要求8所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬中管(4)、金屬內管(2)互套布置于金屬外管(3)內部。
10.根據權利要求8所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬中管(4)內壁與金屬內管(2)外壁之間所形成的空間為換熱區，金屬外管(3)內的其它空間為傳熱區。
11.根據權利要求8所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬內管(2)和/或金屬中管(4)的某個部分設置有介質通道；所述傳熱介質(7 )與換熱介質(6 )為同一種介質，在傳熱區完成傳熱流動后，部分或全部進入換熱區完成換熱。
12.根據權利要求8所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述金屬內管(2)或金屬中管(4)為螺旋波紋管或螺旋波紋節管。
13.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱區布置有穩壓裝置。
14.根據權利要求1和2所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述太陽能集熱器還包括過熱區，接收換熱空間輸出的氣相或汽液混合相的換熱介質(6)。
15.根據權利要求1和14所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述過熱區或傳熱區內布置螺旋導流裝置。
16.根據權利要求14所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述過熱區為沿金屬外管(3)軸線長度方向上延伸布置的金屬第四管(5)管內空間。
17.根據權利要求14所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述過熱區為與外管并列布置的獨立金屬第四管(5)內部空間。
18.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述換熱介質(6)入口布置單向閥。
19.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱區具有排氣>j-U ρ α裝直。
20.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱區傾斜布置，傳熱區的高端位置布置排氣裝置。
21.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述傳熱介質(7)為加壓水、導熱油、導熱姆或熔鹽。
22.根據權利要求1所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述換熱介質(6)為在低于傳熱區內的傳熱介質(7)沸點的溫度范圍內具有氣液兩相變化的物質。
23.根據權利要求22所述的一種新型太陽能集熱器，其特征在于，所述換熱介質(6)為水、酮類、醚類、醇類及液相或低`沸點金屬熱管介質。
全文摘要
本發明裝置提供一種新型太陽能集熱器，包括傳熱區、傳熱介質和換熱區、換熱介質，其特征在于，所述傳熱區位于太陽光線會聚位置，換熱區被傳熱區包圍；傳熱區內部布置有流動的傳熱介質；換熱區內部布置有流動通過的換熱介質;所述傳熱區內的傳熱介質沸點高于換熱介質的輸出溫度;太陽光能量通過所述傳熱區及內部的傳熱介質對流動通過換熱區內的換熱介質傳遞熱量；所述換熱介質吸收熱量后，流出太陽能集熱器完成換熱；該裝置能應用于太陽能的光熱領域當中的DSG系統，運行安全可靠，成本低廉，具有良好的適用范圍。
文檔編號F24J2/46GK103104995SQ20111035948
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者劉陽 申請人:北京兆陽能源技術有限公司