太陽能吸收器空腔式太陽能吸收器

空腔式吸收器是一種可以用來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)組和各種高溫?zé)峄瘜W(xué)過程的高效太陽能吸收器。空腔式吸收器中最典型的模型要數(shù)以色列魏茨曼科學(xué)研究院的Kribus等人研制的直接照射式環(huán)形加壓吸收器(DIAPR),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖3所示。在吸收器腔體內(nèi)部陶瓷基底上安裝有針狀放射形吸收體,通過增大吸收換熱面積和破壞流體邊界層增加湍流流動(dòng)來吸走近10倍于現(xiàn)行一般太陽能吸收器所能吸收的太陽熱能。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該吸收器的工質(zhì)出口溫度為1300℃左右,所能承受的平均輻射通量為一5000~10000Kw/m2、壓力為15~30bar,熱效率可達(dá)80%。

管式吸收器是最早提出來的吸收器模型,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、換熱能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),

它可以最大限度的接收聚焦的太陽光,有利于太陽能的大規(guī)模利用。各類管式吸收器都包括以下三個(gè)傳熱過程：

1.外部熱源太陽能與管外壁之間的換熱輻射換熱和對(duì)流換熱。

2.管外壁向內(nèi)表面的導(dǎo)熱。

3.管內(nèi)壁與工質(zhì)之間的對(duì)流換熱。

管式吸收器管子排列形式主要有兩種直管式和螺旋管式。

太陽能吸收器直管式

直管式吸收器的特點(diǎn)是各個(gè)直管并聯(lián),通過下面的集氣管連接在一起,流體分別流經(jīng)不同的直管進(jìn)行流動(dòng)換熱,直管圍成一個(gè)圓柱形腔體結(jié)構(gòu),其模型圖如圖1所示,為了研究方便,對(duì)直管式吸收器每根支管進(jìn)行標(biāo)號(hào),由左到右分別1-20號(hào)管。從圖1中可以看出,對(duì)于圓柱形腔體結(jié)構(gòu),當(dāng)孔徑比接近1.0時(shí)光學(xué)效率最高。固結(jié)構(gòu)尺寸選取為各個(gè)小管的直徑為5mm,垂直長(zhǎng)度為111mm,彎曲處半徑為14mm,管子根數(shù)為20根。內(nèi)圈管子環(huán)繞半徑為95mm,外圈管子環(huán)繞半徑為123mm,各根管子之間偏轉(zhuǎn)角度為8°。為了提高計(jì)算質(zhì)量,采用分區(qū)法對(duì)吸收器進(jìn)行網(wǎng)格劃分,得到結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格數(shù)共計(jì)152400。

太陽能吸收器螺旋管式吸收器

螺旋管式吸收器則是將一個(gè)直管盤旋呈螺旋形狀,通過流體在管道內(nèi)部流動(dòng)過程中不斷改變方向增加湍流強(qiáng)度和引起的二次流動(dòng)來達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。其模型圖見圖2所示。從圖2中得出,當(dāng)孔徑比為1.5時(shí),圓錐形腔體的光學(xué)效率能達(dá)到最大值,約90%。固選取結(jié)構(gòu)尺寸為管子內(nèi)徑為5mm,垂直長(zhǎng)度為110mm,小端口環(huán)繞半徑為13mm,大端口環(huán)繞半徑為95mm。

吸收器是太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分之一,根據(jù)對(duì)工質(zhì)加熱方式的不同可分為間接吸熱式和直接吸熱式兩類。

間接吸熱式吸收器根據(jù)熱交換腔體是否密封又可分為開式和窗式兩種。

按照吸收器結(jié)構(gòu)的不同又可分為管狀吸收器和熱管吸收器。

管狀太陽能吸收器的可以接收來各個(gè)方位的太陽光,對(duì)定日鏡的布置、跟蹤要求不高,制造和加工工藝簡(jiǎn)單,有利于太陽能的大規(guī)模利用。但是,由于其吸熱體外露于周圍環(huán)境之中,輻射熱損失較大,因此此種吸收器熱效率相對(duì)較低。等人對(duì)管狀吸收器進(jìn)行過詳細(xì)的描述和研究。成功應(yīng)用管狀太陽能吸收器電站是美國(guó)的塔式熱發(fā)電和玩。,用水做載熱工質(zhì),而玩。則使用了熔鹽介質(zhì)。相對(duì)于管狀吸收器而言熱管吸收器可以減輕太陽能熱吸收器的質(zhì)量并提高其熱力學(xué)性能,但是它的應(yīng)用場(chǎng)合一般會(huì)受到限制,而且容易出現(xiàn)部分高溫?zé)峁艿目蛰d狀態(tài)、傳熱能力受到限制、換熱系數(shù)較小、換熱效果不理想等缺陷。直接吸熱式太陽能吸收器也稱空腔式吸收器,此種吸收器的特點(diǎn)為空腔式吸收器內(nèi)表面具有凡近黑體的特性,大大提升了對(duì)入射太陽能的吸收能力,工質(zhì)的流動(dòng)傳熱和入射光加熱受熱面在同一表面發(fā)生,降低了對(duì)壁面材料的依賴。但是此類吸收器的光線進(jìn)口往往會(huì)受到限制,在一定程度上增加了定日鏡場(chǎng)的布置難度。目前空腔式吸收器的工作溫度最高能夠達(dá)到1300℃左右,帶有高壓窗的吸收器壓力可達(dá)30atm。

直接吸熱式太陽能吸收器又可分為無壓腔體式和有壓腔體式兩種。為了進(jìn)一步提高工質(zhì)的出口溫度,減小對(duì)腔體壁面材料的要求,又提出了太陽能粒子吸收器,該吸收器的換熱方式是首先讓工質(zhì)在吸收器腔體中與傳熱載體分子或離子團(tuán)摻混,再通過熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射方式將這些載體所吸收的太陽輻射能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)氣體的熱能。在這種吸收器中,最高溫度出現(xiàn)在工作流體中而不是吸收器壁面,并且由于載體微粒的換熱,工質(zhì)的整體換熱效率提高了,從而提升了吸收器的性能。

太陽能吸收器進(jìn)入腔體內(nèi)部能量

太陽光是通過高壓玻璃窗進(jìn)入到吸收器腔體內(nèi)部的,因?yàn)楦邏翰ＡТ熬哂泻芨叩墓鈱W(xué)性能,即穿透率很高,損失的能量很少。透過玻璃窗進(jìn)入吸收器腔體內(nèi)部的能量為Q’=Qτ，其中為Q總能量,τ為高壓窗的穿透率。

太陽能吸收器月空體壁面溫度計(jì)算

根據(jù)斯戒藩一玻爾茲曼定律的經(jīng)驗(yàn)修正式,在吸收器的光熱轉(zhuǎn)換過程中,吸收器內(nèi)壁面加熱后所具有的輻射力與其吸收的太陽輻射能相等。

則輻射換熱方程為ξ* Ar*σ *Ts4=Q’。

ξ為吸收器內(nèi)腔表面的熱輻射發(fā)射率。

Ar:為吸收器的內(nèi)腔表面積。

σ為斯戒藩一玻爾茲曼常量。

Ts為經(jīng)高密度的太陽輻射光能加熱后吸收器內(nèi)壁面的溫度。

太陽能吸收器效率計(jì)算

η=（m*Cp*(Tc-Ti)）/Q.2100433B

1913氣體吸收器（爆炸法具鉑電極），本器適應(yīng)氣體分析時(shí)，氣體爆炸反應(yīng)之用。

全高mm：210

球外徑mm：60

1915氣體吸收器（固體吸收用），本器適應(yīng)氣體分析的固體吸收，廣泛應(yīng)用于制氧設(shè)備對(duì)氧氣和氮?dú)獾募兌仍囼?yàn)。

固體球外徑mm：60

固體球頸外徑mm：26

圓球外徑mm：66

全高mm：300

吸收器是吸收式制冷系統(tǒng)中最大的部件，換熱面積占機(jī)組總換熱面積的40%左右，其性能直接制約制冷機(jī)組的整體結(jié)構(gòu)和性能，是吸收式制冷系統(tǒng)中最重要的部件之一.