Полостной приемник солнечного излучения Советский патент 1991 года по МПК F24J2/34 

К

о

Изобретение относится к гелиотехнике и может применяться в установках с полостными приемниками излучения и аккумулированием тепла Изобретение позволяет повысить надежность и стабильность работы приемника за счет снижения тепловой инерции и повышения равномерности распределения тепловой нагрузки. Приемник содержит цилиндрический корпус с боковой поверхностью 1 и стенкой 11, одна поверхность 12 которой образует приемную полость 13, а другая поверхность 14 совместно с боковой поверхностью 1 - пространство 4 корпчса Последнее заполнено легкоплавким щелоч ным металлом (ШМ) 15, в который погрч жены секции 7, 8 спирального змеевика и бы 16, параллельно подключенные ко входному и выходному патрубкам 9, 10 газообра i- ного теплоносителя (Г). Трубы 16 охвачены капсулами 5 с теплоаккумулирующим материалом (ТМ) 6. В период наличия солнечного излучения поверхность 12 стенки 1 1 поглощает радиацию, нагреваясь, отдает теп ю ЩМ 15. Часть тепла отводится Т, проходящим через секции 7, 8 змеевика, а часть т сила воспринимается ТМ 6, который при эюм расплавляется. При отсутствии Г. проходя по трубам 16. отнимает тепло TUG, который при этом твердеет. Одновременное начало нагрева Т и аккумулирования тепла стабилизирует работу, а равномерное распределение тепла повышает надежность и поию ляет уменьшить габариты устронсгва 2 ил ю

Изобретение относится к гелиотехнике и применимо в установках, использующих полостные приемники солнечного излучения с аккумулированием тепла.

Цель изобретения - повышение надежности и стабилизация работы за счет снижения тепловой инерции и повышения равномерности распределения тепловой нагрузки.

На фиг. 1 показан приемник, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Приемник солнечного излучения содержит цилиндрический корпус с боковой поверхностью 1 и открытым и глухим торцами 2 и 3 соответственно и размещенную в пространстве 4 корпуса трубчатую теплообменную поверхность, частично охваченную капсулами 5 с теплоаккумулиру ющим материалом 6 и включающую спиральный змеевик с сеч цчями 7 и 8, изогнутыми соответственно по форме поверхности 1 корпуса и его торца 3 Секция 7 подключена ко входному патруб- ку 9, а секция 8 - к выходном} патрубку 10 теплоносителя. Корпус дополнительно снабжен цилиндрической стенкой И, поверхность 12 которой образует приемною полость 13, а другая поверхность 14 ограничивает пространство 1, последнее заполнено легкоплавким щелочным металллом 15, а охваченная кап сулами 5 часть теплообменной поверхности выполнена в виде размещенных меж i стенкой 11 и секцией 7 змеевика труб 16, параллельно подключенных к патрубкам 9 и 10

ос

Трубы 16 соединены входным и выходным коллекторами 18 и 19. Входной патрубок 9 подключен к входному коллектору 18 посредством трубки 20 с вентилем 21, а выходной патрубок 10 подключен к выходному коллектору 19. Патрубок 9 дополнительно подключен ко входу секции змеевика посредством дополнительной входной трубки 22 с вентилем 23. Выход секции 7 змеевика подключен ко входу секции 8 трубкой 24, а выаккумулирующего материала 6, который при этом претерпевает обратный переход и затвердевает. Затем нагретый газ собирается в выходном коллекторе 19 и через патрубок 10 удаляется из приемника. Расплавленный щелочной металл 15 при отсутствии инсоляции обеспечивает компенсацию тепловых потерь приемника за счет своей теплоемкости. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить стабильность и надежход секции 8 соединен с выходным патруб- Ю ность работы полостного приемника солнеч- ком 10 газового теплоносителя трубкой 25.ного излучения путем введения перегородки,

Устройство работает следующим образом.образующей вместе с корпусом пространство,

в котором расположены теплообменные трубки, соединенные с входным и выходным колПри наличии солнечной инсоляции поток лучистой энергии через апертурное отверстие

открытого торца 2 попадает на тепловоспри- 15 лекторами, окружающие трубки капсулы с

теплоаккумулирующим материалом и зме- евиковая теплообменная поверхность.

Легкоплавкий щелочной металл 15 с высокой теплопроводностью обеспечивает равнимающую поверхность 12 стенки 11, передающую тепло легкоплавкому щелочному металлу 15, например, литию, который быстро расплавляется. За счет своей высокой тепло-и температуропроводности жидкий меномерное температурное поле в зоне теплоталл создает в пространстве 1 корпуса 3 поле 20 обменной поверхности, что приводит к наибо25

температур, близкое к равномерному.

В то же время газовый теплоноситель (гелий, гелий-ксеноновая смесь) по дополнительной входной трубке 22 с открытым вентилем 23 (при этом вентиль 21 закрыт) подается для нагрева до необходимой температуры в секцию 7 змеевика (например,двух- заходного) и затем по трубке 24 поступает в секцию 8 змеевика (например, трубчатая плоская двухзаходная спираль), после чего выходит из приемника по трубке 25.

Непосредственный контакт теплообмен- ной поверхности секции 7 змеевика с высокотеплопроводным щелочным металлом 15 позволяет приемнику начать работу практически одновременно с появлением солнечного излучения, а секция 8 змеевика, расположен- 35 боты приемника, пая в зоне относительно низких плотностей теплового потока, предотвращает разогрев глухого торца 3 и снижает таким образом тепловые потери через него.

Одновременно с нагревом газового теплоносителя при наличии инсоляции происходит аккумулирование части тепла теплоаккумулирующим материалом 6, например солью LiF, в капсулах 5. При этом за счет равномерного ноля температур и, следовательно,

лее эффективному использованию теплоак- кумулирующего.материала 6 и, следовательно, к уменьшению его массы, снижению весо- габаритных характеристик приемника.

Параллельное подключение секций 7 и 8 змеевика и труб 16 позволяет оптимальным образом организовать движение газового теплоносителя в приемнике при наличии и отсутствии солнечной инсоляции, снизить при этом инерционность работы приемника и по- Зо высить его эффективность. Кроме того, при возможной разгерметизации любой из капсул 5 взаимодействия теплоаккумулирующе; го материала, например LiF с расплавленным щелочным металлом 5, например, литием не происходит, что повышает надежность раЬормула изобретения Полостной приемник солнечного излучения, содержащий корпус в форме тела вра- 40 щения с боковой поверхностью и открытым и глухим торцами и размещенную в пространстве корпуса трубчатую теплообменную поверхность, частично охваченную капсулами с теплоаккумулирующим материалом и включающую спиральный-змеевик, изогнутый по

равномерной плотности теплового потока по 45 форме боковой поверхности корпуса и его

50

длине и периметру капсул 5 эффективно и быстро происходит фазовый переход - плавление теплоаккумулирующего материала 6. При этом возможность обеспечения одновременного нагрева газового теплоносителя и аккумулирования тепла снижает инерционность приемника солнечного излучения.

При отсутствии инсоляции и необходимости нагрева газового теплоносителя последний подается по трубке 20 с открытым вентилем 21 (при этом вентиль 23 закрыт) во входной коллектор 18, из которого нагреваемый газ распределяется по теплообмен- ным трубам 16. Проходя по трубам 16, газовый теплоноситель отбирает тепло от теплоглухого торца и в зоне первой подключенный к входному патрубку теплоносителя, а в зоне второго - к выходному, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и стабилизации работы, корпус выполнен цилиндрическим и дополнительно снабжен цилиндрической стенкой, одна из поверхностей которой образует приемную полость, а другая ограничивает пространство корпуса, последнее заполнено легкоплавким щелочным металлом, а охваченная капсулами часть теплообменной поверхности выполнена в виде размещенных между стенкой и змеевиком труб, параллельно подключенных к входному и выходному патрубкам.

аккумулирующего материала 6, который при этом претерпевает обратный переход и затвердевает. Затем нагретый газ собирается в выходном коллекторе 19 и через патрубок 10 удаляется из приемника. Расплавленный щелочной металл 15 при отсутствии инсоляции обеспечивает компенсацию тепловых потерь приемника за счет своей теплоемкости. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить стабильность и надежномерное температурное поле в зоне теплообменной поверхности, что приводит к наибо0 обменной поверхности, что приводит к наибо5

35 боты приемника,

лее эффективному использованию теплоак- кумулирующего.материала 6 и, следовательно, к уменьшению его массы, снижению весо- габаритных характеристик приемника.

Параллельное подключение секций 7 и 8 змеевика и труб 16 позволяет оптимальным образом организовать движение газового теплоносителя в приемнике при наличии и отсутствии солнечной инсоляции, снизить при этом инерционность работы приемника и по- Зо высить его эффективность. Кроме того, при возможной разгерметизации любой из капсул 5 взаимодействия теплоаккумулирующе; го материала, например LiF с расплавленным щелочным металлом 5, например, литием не происходит, что повышает надежность работы приемника,

Ьормула изобретения Полостной приемник солнечного излучения, содержащий корпус в форме тела вра- щения с боковой поверхностью и открытым и глухим торцами и размещенную в пространстве корпуса трубчатую теплообменную поверхность, частично охваченную капсулами с теплоаккумулирующим материалом и включающую спиральный-змеевик, изогнутый по

форме боковой поверхности корпуса и его

глухого торца и в зоне первой подключенный к входному патрубку теплоносителя, а в зоне второго - к выходному, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и стабилизации работы, корпус выполнен цилиндрическим и дополнительно снабжен цилиндрической стенкой, одна из поверхностей которой образует приемную полость, а другая ограничивает пространство корпуса, последнее заполнено легкоплавким щелочным металлом, а охваченная капсулами часть теплообменной поверхности выполнена в виде размещенных между стенкой и змеевиком труб, параллельно подключенных к входному и выходному патрубкам.

19

У

8

4

4