吸热气管内设计的工作原理

2015-03-05 | 作者: | 栏目: 科普知识 | 评论: 0 | 浏览： 2354

太阳能首先由一个聚能器收集并聚集为高强度的辐射能，然后反射入射到吸热器中。吸热器位于聚能器的焦点位置。吸热器接收来自聚能器的太阳能，将其中一部分直接通过加热循环气体工质传递给热机系统，其余能量由蓄热相变材料吸收，用于阴影期释放能量，保证了在轨道阴影期热机的连续运行。

　　吸热器外形为圆柱腔体，内部沿圆周排列多根换热管，气体工质在管内流过，管外为相变材料储罐，用于加热管内气体。腔体一端封闭，另一端开孔令太阳光进入吸热器。温度较低的气体工质在孔口处经集流总管流入吸热器内的各个换热管，换热管外封装相变材料，融化的相变材料和工质进行换热，然后高温的气体经吸热器另一端的集流总管流出，输送至热机部分作功。

　　吸热器的设计依据一定的原理。其腔体的长度和直径要和聚能器反射的太阳能相匹配。孔口的直径应该保证使最多的入射太阳能被吸热器吸收。太阳能由孔口进入吸热器，其中一小部分将因孔口大小的原因而被挡在外面，不能进入吸热器，吸热器内部也将有辐射能从孔口辐射出来，这些能量的多少都与孔口的尺寸有关，因此它们之间的热平衡决定吸热器孔口的直径。相变材料的选择主要考虑熔点、熔解热、和壁面材料的相容性、稳定的热物理性质等因素。吸热管流体工质流动的换热管直径和壁厚、存储相变材料的小室尺寸的选择要保证：

　　（1）满足传热的要求；

　　（2）一定的体积余量以保证相变过程体积的变化要求；

　　（3）低热应力；

　　（4）流体工质低压力损失。

　　在吸热器的基本设计中，吸热管为相互平行布置的管子，蓄热材料密封于换热管外的一系列的小室中，主要考虑两个方面：相变过程中蓄热材料体积的变化分散在各个局部小室中，这样利于最大程度地减小壁面中热应力的积累；即使个别小室中的蓄热材料发生泄漏，所损失的也只是很小一部分相变材料，可以保证吸热器的性能。吸热管的材料要满足相变过程，和LiF-CaF2则要有较好的相容性，并且易于加工成型和焊接。

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