本發明專利技術公開了一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層和殼體，所述殼體外側包裹有保溫層,所述殼體內側為高溫吸熱表面；所述殼體開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口，所述石英光學窗口內側鑲嵌有防止石英光學窗口破裂的藍寶石光學窗口，所述藍寶石光學窗口與殼體形成密封的吸熱腔，石英光學窗口和藍寶石光學窗口之間形成密封的隔熱腔。本發明專利技術兼顧吸熱器熱效率和工作可靠性，提高太陽能吸熱器的實用推廣性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種太陽能吸熱器，特別涉及一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器。
技術介紹
太陽能高溫熱轉換吸熱表面溫度高，輻射與對流散熱損失大。利用光學窗口將吸熱表面與周圍大氣環境隔開，形成容積式太陽能吸熱，消除吸熱表面的對流散熱損失，是提高太陽能高溫熱轉換效率的關鍵技術途徑。石英和藍寶石是兩類重要的太陽能高溫光學窗口材料，石英窗口的特性是太陽光透過率高(約90% )，但是質脆易破裂，且工作溫度不高(失透溫度約1000°C)。根據我們的前期實驗發現，在實驗前的擠壓密封過程中，光學窗口都很容易破裂，在太陽輻照高溫條件下，更容易由于支撐法蘭的高溫變形引起光學窗口破裂，導致石英光學窗口的工作可靠性較差。藍寶石光學窗口熔點高(約3500°C)，不會發生失透現象，且高溫力學性能優異，化學性質穩定但是太陽光透過率略低(約80% )。目前已有吸熱器重點在吸熱器內部的結構設計上，對吸熱器光學窗口的關注不多。例如專利201110233330.1公開了一種吸熱器殼體的底面呈V字型結構的底面內凸圓柱形腔體式太陽能吸熱器；專利200810231652.0公開了一種在接收聚焦太陽能熱流側，設置有向管內凸起或凹進的不連續多縱向渦發生器的單側多縱向渦強化換熱的聚焦槽式太陽能吸熱器；專利201110255144.8公開了一種含內凹玻璃罩的球形腔式太陽能吸熱器，主要由換熱盤管、內凹式玻璃罩、外殼、內殼、真空層、反光式擋風板和導熱流體組成。專利201210056836.4公開了一種殼體的內腔為圓柱與圓錐復合腔體的圓柱與圓錐復合腔體式太陽能吸熱器。專利201310041996.6公開了一種為棱臺型結構，各平面可分開制造的基于光熱吸收錐構型的高效太陽能吸熱器。專利201220412104.X公開了一種金屬波紋內管由單根金屬波紋管彎曲成蛇形的蛇形波紋管式太陽能吸熱器。專利201220612985.X公開了一種殼體的底部為曲面半球體的腔體式太陽能吸熱器。
技術實現思路
針對上述現狀，本專利技術結合石英光學窗口太陽光透過率高，藍寶石光學窗口質地堅固的特點，提出一種石英光學和藍寶石光學雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，兼顧吸熱器熱效率和工作可靠性，提高太陽能吸熱器的實用推廣性。為實現上述目的本專利技術的技術方案是:一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層和殼體，所述殼體外側包裹有保溫層，所述殼體內側為高溫吸熱表面；所述殼體開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口，所述石英光學窗口內側鑲嵌有防止石英光學窗口破裂的藍寶石光學窗口，所述藍寶石光學窗口與殼體形成密封的吸熱腔，石英光學窗口和藍寶石光學窗口之間形成密封的隔熱腔。進一步的技術方案，石英光學窗口厚度為1-2_，藍寶石光學窗口厚度為2-5_。進一步的技術方案，石英光學窗口和藍寶石光學窗口為平面結構。本專利技術具有如下優點:1、由于藍寶石的耐高溫熔點(約3500°C )，力學特性優異，利用內側的藍寶石光學窗口與高溫吸熱壁面形成高壓、高溫吸熱腔體，系統的安全可靠性高；2、通過外側的石英光學窗口將高溫藍寶石窗口與周圍大氣環境隔開，有利降低了藍寶石光學窗口的對流、輻射散熱損失，提高系統熱效率；石英光學窗口與藍寶石光學窗口之間形成的密封的隔熱腔進一步降低了熱量的散失；3、充分考慮石英光學窗口太陽光透過率高，但是質脆易破裂的特性。通過雙層光學窗口設計，外側石英光學窗口不承受任何壓力，具有較好的安全可靠性。【附圖說明】下面結合附圖及實施例對本專利技術作進一步描述:圖1本專利技術實施例的示意圖。其中:1、保溫層；2、殼體；3、石英光學窗口 ；4、藍寶石光學窗口 ；5、吸熱腔；6、隔熱腔。【具體實施方式】:實施例如圖1所示的一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層I和殼體2，所述殼體2外側包裹有保溫層1，所述殼體2內側為高溫吸熱表面；所述殼體2開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口 3，所述石英光學窗口 3內側鑲嵌有防止石英光學窗口 3破裂的藍寶石光學窗口 4，所述藍寶石光學窗口 4與殼體2形成密封的吸熱腔5，石英光學窗口3和藍寶石光學窗口 4之間形成密封的隔熱腔6。石英光學窗口 3厚度為l-2mm，藍寶石光學窗口 4厚度為2_5mm，且均為平面結構。其工作過程如圖1所示在吸熱器的太陽光入口，依次布置有石英光學窗口 3玻璃和藍寶石光學窗口 4兩層光學窗口。聚集太陽光依次穿過石英光學窗口 3、藍寶石光學窗口 4，最后進入吸熱腔5，完成光熱轉換。藍寶石光學窗口 4與殼體2擠壓密封，形成高壓、高溫吸熱腔5。藍寶石光學窗口 4承受吸熱腔5的高壓應力和高溫紅外輻照，承受的加熱熱應力和工作溫度高。石英光學窗口 3布置在藍寶石光學窗口 4外側，形成隔熱腔6將藍寶石光學窗口 4與外界大氣環境隔開，減小高溫藍寶石光學窗口 4的福射與對流散熱損失。通過雙層光學窗口設計，外側石英光學窗口 3不承受任何壓力，具有較好的安全可靠性。若僅采用一層藍寶石光學窗口 4，其熱效率不如雙層光學窗口結構吸熱器；若僅采用一層石英光學窗口 3，其安全可靠性不如雙層光學窗口結構吸熱器。以上所述實施例僅僅是本專利技術的優選實施方式進行描述，并非對本專利技術的范圍進行限定，在不脫離本專利技術設計精神的前提下，本領普通技術人員對本專利技術的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本專利技術的權利要求書確定的保護范圍內。【主權項】1.一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層(I)和殼體(2)，其特征在于，所述殼體(2)外側包裹有保溫層(1)，所述殼體(2)內側為高溫吸熱表面；所述殼體(2)開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口(3)，所述石英光學窗口(3)內側鑲嵌有防止石英光學窗口(3)破裂的藍寶石光學窗口(4)，所述藍寶石光學窗口(4)與殼體(2)形成密封的吸熱腔(5)，石英光學窗口(3)和藍寶石光學窗口(4)之間形成密封的隔熱腔(6)。2.如權利要求1所述的雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，其特征在于，石英光學窗口(3)厚度為l-2mm，藍寶石光學窗口(4)厚度為2_5mm。3.如權利要求1所述的雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，其特征在于，石英光學窗口(3)和藍寶石光學窗口(4)為平面結構。【專利摘要】本專利技術公開了一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層和殼體，所述殼體外側包裹有保溫層,所述殼體內側為高溫吸熱表面；所述殼體開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口，所述石英光學窗口內側鑲嵌有防止石英光學窗口破裂的藍寶石光學窗口，所述藍寶石光學窗口與殼體形成密封的吸熱腔，石英光學窗口和藍寶石光學窗口之間形成密封的隔熱腔。本專利技術兼顧吸熱器熱效率和工作可靠性，提高太陽能吸熱器的實用推廣性。【IPC分類】F24J2-46, F24J2-05【公開號】CN104697186【申請號】CN201510084346【專利技術人】戴貴龍, 杜曉瑞, 侯根富 【申請人】福建工程學院【公開日】2015年6月10日【申請日】2015年2月16日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種雙層光學窗口結構太陽能吸熱器，包括保溫層(1)和殼體(2)，其特征在于，所述殼體(2)外側包裹有保溫層(1),所述殼體(2)內側為高溫吸熱表面；所述殼體(2)開口處鑲嵌有減少熱量散失的石英光學窗口(3)，所述石英光學窗口(3)內側鑲嵌有防止石英光學窗口(3)破裂的藍寶石光學窗口(4)，所述藍寶石光學窗口(4)與殼體(2)形成密封的吸熱腔(5)，石英光學窗口(3)和藍寶石光學窗口(4)之間形成密封的隔熱腔(6)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：戴貴龍，杜曉瑞，侯根富，
申請(專利權)人：福建工程學院，
類型：發明
國別省市：福建;35
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