包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器

摘要

本发明属于容积式空气吸热器技术领域，提供一种包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，包括：外壳；内壳，固定设置在外壳内，呈圆锥筒状，具有大端以及小端，内壳的内部空间形成第一空腔，内壳与外壳之间的空间形成第二空腔；石英玻璃片，固定设置在小端上，用于太阳光入射到第一空腔内并防止第一空腔内的太阳光向外辐射和对流；至少一个换热片，分别设置在第一空腔内且沿内壳的轴向平行间隔设置，用于将太阳光转换为热能；至少一个进气管道，与第一空腔靠近小端的位置处连通，用于将空气输送到第一空腔的内部；以及至少一个出气管道，与第一空腔靠近大端的位置处相通，用于将第一空腔的空气输出，其中，换热片具有多个微胶囊相变颗粒。

说明书

技术领域

本发明属于容积式空气吸热器技术领域，具体涉及一种包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器。

背景技术

太阳能光热发电技术领域，由于太阳光能的辐射资源的能流密度低，不能进行直接的采集利用，往往须将大面积的太阳光能聚集到吸热器内进行光热转换，使吸热器内流动的工质获得热能，由高温高压工质推动热电转换装置工作，继而实现将太阳光能转换为高品位能的输出。

吸热器是太阳光光能转换的核心装置，对整个太阳能光热电站的运行效率影响显著。为了有效地提升太阳能光热发电的效率，一般是通过提高空气工质的压力和温度，这就需要配置的吸热器能够承受高温高压。此外，由于聚光器供给的太阳光能密度是巨大的，且能流分布不均匀，容易在吸热器的接受面上或吸热器内部形成局部的高温差，从而导致吸热器的损坏。

因此，如何解决吸热器内部温度不均匀的问题以降低吸热器的损坏率、减少太阳光的光线逃逸可能性和耐高温高压这一系列问题成为重中之中。

发明内容

为了解决上述现有技术中吸热器内部温度不均匀的问题，本发明的目的在于提供一种包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，能够在将太阳光光能转换为热能的过程中使温度均匀分布。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

外壳；内壳，固定设置在外壳内，呈圆锥筒状，具有大端以及小端，内壳的内部空间形成第一空腔，内壳与外壳之间的空间形成第二空腔；石英玻璃片，固定设置在小端上，用于太阳光入射到第一空腔内并防止第一空腔内的太阳光向外辐射和对流；至少一个换热片，分别设置在第一空腔内且沿内壳的轴向平行间隔设置，用于将太阳光转换为热能；至少一个进气管道，与第一空腔靠近小端的位置处连通，用于将空气输送到第一空腔的内部；以及至少一个出气管道，与第一空腔靠近大端的位置处相通，用于将第一空腔的空气输出，其中，换热片具有多个微胶囊相变颗粒。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：还包括：陶瓷反射体，固定设置在大端上，用于将第一空腔内依次穿过至少一个换热片后的太阳光反射到内壳的侧壁上；以及至少一个换热构件，分别安装在内壳的外表面上，用于将反射到内壳的侧壁上的太阳光转换为热能，进气管道还与第二空腔靠近小端的位置处连通，出气管道还与第二空腔靠近大端的位置处连通。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，陶瓷反射体朝向内壳的内部的一端呈圆锥状，锥角为α，140°≤α≤160°。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，换热构件为长条形的鬃毛刷，至少一个鬃毛刷沿内壳的圆周方向间隔设置。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，微胶囊相变颗粒具有囊壁以及由囊壁包裹的囊芯，囊壁为聚乙烯、聚脲以及环氧树脂中的一种或更多种的混合物，囊芯为结晶水、盐、石蜡以及支链烷烃中的一种或更多种的混合物。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，换热片还包括多个连杆，多个连杆通过多个圆环围成多边环状，形成蜂窝结构，多个微胶囊相变颗粒嵌入多个圆环内，连杆与圆环均为金属材料制成。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，连杆的长度为3-5mm，靠近小端的换热片上的连杆的长度大于远离小端的换热片上的连杆的长度。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：还包括：保温层，该保温层包裹在外壳的外表面上。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，内壳的锥角为β，60°≤β≤80°。

本发明提供的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，还可以具有这样的特征：其中，外壳的形状呈圆筒状。

发明作用与效果

根据本发明涉及的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，由于在内壳小端处设置有石英玻璃片，可以确保防止入射到内壳内部的太阳光对外辐射及对流，在内壳内部有沿轴向平行间隔设置的具有微胶囊相变颗粒的换热片，能够使太阳光的光能有效地转换为热能，且温度均匀分布，克服了吸热器内部温度分布不均的问题。

附图说明

图1是本发明的实施例中包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器的结构示意图；以及

图2是本发明的实施例中换热片的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明的实施例中包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器的结构示意图。

如图1所示，本实施例中的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器100，用于提升太阳光光热转换的换热能力，包括固定架(图中未示出)、外壳13、内壳11、石英玻璃片4、三个换热片3、陶瓷反射体5、四个换热构件7、进气管道8、出气管道9以及保温层6。

固定架，用于固定安装容积式空气吸热器。

如图1所示，外壳13呈圆筒状，固定设置在固定架上。外壳13由耐高温的金属材料制成，可以承受高温高压。

如图1所示，内壳11呈圆锥筒状，具有大端以及小端，安装在外壳13内部。内壳11的内部空间形成第一空腔12，内壳11与外壳13之间的空间形成第二空腔10。内壳11由耐高温的金属材料制成，可以承受高温高压。在本实施例中，内壳11的锥角为β，60°≤β≤80°。

如图1所示，石英玻璃片4安装在内壳11小端处，用于太阳光S2入射到第一空腔12内并防止第一空腔12内的太阳光S2向外辐射和对流。

图2是本发明的实施例中换热片的结构示意图。

如图1和图2所示，三个换热片3分别设置在第一空腔12内且沿内壳11轴向平行间隔设置，用于将入射到内壳11的太阳光S2的光能转换为热能且减少太阳光S2的逃逸。换热片3由多个微胶囊相变颗粒1、多个圆环14以及多个连杆2组成。

微胶囊相变颗粒1具有囊壁以及由囊壁包裹的囊芯，囊壁为聚乙烯、聚脲以及环氧树脂中的一种或更多种的混合物，囊芯为结晶水、盐、石蜡以及支链烷烃中的一种或更多种的混合物。

多个连杆2通过多个圆环14围成多边环状，形成蜂窝结构，靠近小端的换热片3上的多个连杆2的长度大于远离小端的换热片3上的多个连杆2的长度，通过多个连杆2的长度的变化改变换热片3的疏密程度，多个微胶囊相变颗粒1嵌入多个圆环14内,三个换热片3具有不同的多个微胶囊相变颗粒。在本实施例中，连杆2和圆环14均由金属材料制成；连杆2的长度为3-5mm，圆环14的直径为5-8mm。

如图1所示，陶瓷反射体5安装在内壳11大端处，用于将第一空腔12内穿过换热片3后的太阳光S2反射到内壳11的侧壁上。在本实施例中，陶瓷反射体5朝向内壳11的内部的一端呈圆锥状，其锥角为α，140°≤α≤160°。

如图1所示，四个换热构件7位于第二空腔10内且间隔设置在内壳11外表面上，用于对内壳11侧壁上的热流进行换热。在本实施例中，换热构件7为长条形的鬃毛刷。

如图1所示，进气管道8与第一空腔12以及第二空腔10靠近小端的位置处分别连通，用于将空气S1输送到第一空腔12以及第二空腔10的内部。

如图1所示，出气管道9与第二空腔10靠近大端的位置处连接，内壳11的壳壁在靠近大端的位置处设置有通孔(图中未示出)，该通孔用于使第一空腔12与第二空腔10相连通。这样，从进气管道8进入的空气S1在第二空腔10和第一空腔12内对热流进行换热后从出气管道9流出。

如图1所示，保温层6包裹在外壳13的外表面上，用于降低转换后的热能对外的热损失。

本实施例的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器100的工作原理为：

太阳光从石英玻璃片4射入内壳11，穿过越来越密且具有不同的多个微胶囊颗粒1的三个换热片3后，被陶瓷反射体5反射到内壳11侧壁上，三个换热片3将太阳光的光能转换为热能，四个换热构件7将折射到内壁上的太阳光转换为热能，空气从进气管道8进入第一空腔12和第二空腔10，将第一空腔12和第二空腔10内太阳光的光能转换后的热能进行换热提取后，空气从出气管道9流出。

实施例作用与效果

根据本发明涉及的包含有模块化微胶囊相变材料的容积式空气吸热器，由于在内壳小端处设置有石英玻璃片，可以确保防止入射到内壳内部的太阳光对外辐射及对流，在内壳内部有沿轴向平行间隔设置的具有微胶囊相变颗粒的换热片，能够使太阳光的光能有效地转换为热能，且温度均匀分布，克服了吸热器内部温度分布不均的问题。

另外，由于设置在内壳大端设置有陶瓷反射体，可以确保利用漫反射来减少太阳光的逃逸。

进一步，由于设置有外附于内壳上的换热构件为长条形的鬃毛刷，可以将反射到内壳的侧壁上的太阳光转换为热能。

另外，不同的换热片具有不同的多个微胶囊相变颗粒，不同的多个微胶囊相变颗粒的相变储热能力不同，且在太阳光的入射方向上，换热片越来越密，确保射入内壳的太阳光经过换热片后，太阳光的光能转换成的热能温度分布均匀，能够避免高温差。

另外，由于设置有包裹在外壳上的保温层，能够降低转换后的热流对导热产生的热损失。