新型槽式跟踪太阳能集热器的中高温热利用研究

　　采用新型导热介质，主要介绍了集热装置的热性能实验方法，并着重对槽式跟踪太阳能集热器集热性能进行了研究及分析，通过对槽式跟踪热管真空管集热器理论值与试验值的比较，结果表明：利用导热油强化传热技术并结合热管技术，使得槽式跟踪太阳能集热器具有较高的集热效率，可产压力2 MPa，温度达200℃以上的饱和蒸汽。

　　太阳能集热器的研究除了需要理论方面的分析与计算外，更需要通过实验所反映的真实数据对其综合性能及质量作出客观性的评价，并为太阳能集热装置的进一步改造与完善、太阳能热利用系统的设计与推广提供可靠的参数和实践依据。抛物面型集热器（目前以槽式与CPC 式为主要研究方向）作为一种技术尚未成熟、各项性能处于探索阶段的新型高效太阳能集热装置，若要进入现实生活中，就必须经过多项试验的审核。本文采用新型导热介质从热性能方面进行实验研究，对槽式真空管热管集热器的热效率实验将从瞬时效率和一段时间（如一天或一周等）内的平均效率进行分析。

1、热管技术及强化传热技术的应用

　　太阳能集热器中采用热管真空管后，集热器集热效率高，保温效果好，适用范围广，寿命长，结构简单，可靠性强。近年来，将热管技术与真空玻璃技术结合，应用于太阳能集热器，即现在所说的太阳能真空管热管集热器，它具有热损失小、热容量小、热二级性、宽工作范围等优点，为了改善非聚焦型热管式真空管太阳能集热器的太阳能流辐射密度低的不足和满足中高温热源的要求，采用槽式跟踪聚光技术与热管真空管技术相结合。

　　图1、图2 结构的主要不同在于真空管内管与热管之间的连接问题，它们分别通过肋板或翅片、导热介质进行热量传递的。通过热力学分析容易发现利用真空型集热器的集热效率要低，因固体与液态的导热性都要好。对两者进行比较可发现，肋板或翅片型集热器具有如下问题：（1）金属肋板或翅片的热胀冷缩效应，因而在设计中肋板或翅片与真空管内管之间的接触精度以及金属变形量调整等都将大大提高集热器的设计精度，提高集热器的生产与维修成本；（2）玻璃- 金属焊接工艺对热管与真空管端口进行密封，以目前技术实现效果很差。而以导热油为导热介质的槽式跟踪聚焦集热器集热体结构简单、制作方便、成本低，无需肋板及翅片类集热器较高的加工精度要求。

4、结论

　　通过对导热油型槽式单轴跟踪真空管热管太阳能集热器的实验与理论性能比较分析，可以得到如下结论：

　　（1）以导热油为导热介质的槽式跟踪聚焦热器集热体结构简单、制作方便、成本低，无需肋板及翅片类跟踪聚焦集热器较高的加工精度要求，适用于诸多大型公共建筑的集中采暖与制冷系统。

　　（2）该类型集热器在标准天的天气情况下经约3 小时的加热，可产压力2MPa 的蒸汽，温度约212℃，这在获得高品位能方面具有重要意义。

　　（3） 导热油强化传热技术及热管技术的结合，使得槽式跟踪太阳能集热器具有较高的集热效率，集热总效率46%~60%，这是传统的热水型及真空管型所无法达到的。

参考文献

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