Солнечный коллектор Советский патент 1986 года по МПК F24J2/15 

Изобретение относится к гелиотехнике, к области солнечных коллекторов со средствами концентрации излучения.

Цель изобретения - интенсификация нагрева теплоносителя с учетом неравномерности поступления излучения на приемник при конической, с острым углом раскрытия, форме концентратора и поверхности приемника, нормальной к отраженным концентратором лучам.

На чертеже показан коллектор, разрез.

Солнечный коллектор содержит концентратор 1 с конической поверхностью, имеющей острый угол а раскрытия конуса и соосный ему приемник 2 солнечной энергии с подводящим и отводящим трубопроводами 3 и 4 и наружной и внутренней коаксиальными стенками 5 и 6, в зазоре 7 между которыми на последней укреплен спиральный турбу- лизатор в виде многозаходного спирального выступа 8. Стенки 5 и 6 имеют коническую поверхность с углом р наклона образующей к основанию, равным углу а. Подводящий патрубок 3 посредством кольцевого трубного питателя 9 и внещней ступени 10 коллектора, образованной концентратором 1 и наружным кожухом 11, подключен к зазору 7 в области основания конуса, а отводящий патрубок 4 подключен к зазору 7 в области верщины конуса. Шаг выступа 8 уменьшается от основания к верщине конуса.

Наружная часть кожуха 11 снабжена слоем тепловой изоляции 12, а со стороны поступления солнечной энергии - стеклом 13. Внешняя ступень 10 может иметь высоту меньше высоты концентратора 1 и располагаться в его нижней части, либо отсутствовать, будучи замененной соответствующей формы слоем тепловой изоляции 12.

Гелиоустановка работает следующим образом.

Параллельные оси концентратора 1 прямые лучи солнечного излучения после прохождения через стекло 13 попадают на конический концентратор 1, отражаясь от которо

го падают на стенку 5 нормально к ее поверхности с селективным покрытием, где происходит превращение лучистой энергии в тепловую. После прохождения через стекло 13 энергия части прямых лучей, падающих на селективную поверхность внутренней ступени 10, претерпевает многократное отражение от поверхности концентратора 1 и селективной поверхности стенки 5 и также превращается в тепловую энергию.

На поверхности стенки 5 степень концентрации отраженных лучей возрастает в направлении расщирения концентратора 1.

Жидкий теплоноситель первоначально подается в патрубок 3 и, пройдя через кольцевой питатель 9, равномерно распределяется в кольцевой полости внешней ступени 10. При этом теплоноситель воспринимает тепло с поверхности концентратора 1 и часть тепла, которую передает конвекцией воздушная среда под стеклом 13. Таким образом все теплопотери через наружные поверхности приемника 2 воспринимаются теплоносителем, д ижущимся во внешней ступени 10. Затем подогретый теплоноситель поступает в зазор 7, где одна его часть, проходя между поверхностями выступа 8, движется по спиральной траектории, а другая часть потока движется вдоль образующей конуса, в результате чего весь поток претерпевает вынужденную объемную турбулизацию, величина которой возрастает благодаря уменьшающемуся шагу спирального выступа 8 в направлении повышения степени концентрации лучистой энергии на внешней поверхности стенки 5. Теплоноситель отводится из зазора 7 в месте наибольшего нагрева через патрубок 4.

Интенсификация движения теплоносителя с возрастанием величины турбулизации жидкости в направлении повышения степени концентрации лучистой энергии на внешней поверхности источника увеличивает полезный теплосъем с приемника 2, что повышает эффективность установки.