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第30卷第5期 太阳能学报 v01．30．No．5 2009年5月 ACTAENERGIAE90I‘^RIsS玎町CA May，2009 中温太阳能热管接收器的开发与传热分析 战栋栋，张 红，刘 赞，李四海，庄 骏 (南京工业大学能源学院，南京210009) 摘要：介绍了一种新型的用于槽式太阳能热发电的中温(250一400。C)热管接收器，其结构为热管蒸发段外套单 层玻璃套管，玻璃套管与热管之间抽真空，热管蒸发段外壁上涂有选择性吸收涂层，作为吸收层。该新型热管接收 器主要用于直接产蒸汽系统。文中分析了该新型热管接收器的特点，并分3段模拟计算了采用该接收器的抛物面 槽式太阳能集热器的集热效率和接收器的散热损失。结果表明，新开发的热管接收器结构简单、维护方便、热效率 较高，适用于槽式太阳能集热器。 关键词：热管接收器；槽式集热器；集热效率 中图分类号：TK515文献标识码：A 图1为热管太阳能接收器示意图，包括吸热段 O 引 吾 和放热段两部分，热管的蒸发段外面罩单层玻璃套 目前抛物面槽式太阳能电站未能大规模推广的 管，蒸发段一端通过玻璃．金属密封件与玻璃套管连 主要原因是成本过高。研究表明，采用直接产蒸汽 接，另一端由支撑件支撑，构成接收器的吸热段；热 系统可有效提高系统效率，电站总转化效率(太阳能 管的冷凝段伸人夹套内构成接收器的放热段。热管 ．电能)可达22．6％…，成本有望降低26％[2J。但是 蒸发段外表面涂高温选择性吸收涂层，作为吸热层。 DSG系统存在吸热管周向温差较大；接收器管内汽 热管蒸发段和冷凝段均可自由伸缩，温度变化时的 水冲击比较严重，要求吸热管刚性较强；管壁较厚， 热应力可通过自身自由伸缩消除，无膨胀节。 增加了系统重量和成本，影响传热等问题。将热管 表1集热器参数 Tablel Paxametemforcollectorconsidered 用于接收器中代替普通钢管可以有效解决这几个问 题。热管是一种高效的传热元件，具有高导热性、优 L=2m 聚光器爰筹毳姜霪 甲=5．76m 良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、热 二极管性能等特性【3】。将热管应用于太阳能接收器 中保证了较高的热效率，管壁周向温差小，稳定性 高。 1中温太阳能热管接收器开发 本文针对目前槽式太阳能电站使用的聚光器设 计了热管接收器。聚光器开口宽度5．67m，会聚比 为82，取热管外径为O．07m。热管内径根据强度公 式计算[3】。接收器具体参数见表l。接收器的设计 最高工作温度为400。C，热管工质选用萘，壳体材料 选用碳钢。 收稿日期：2007一11-22 通讯作者：战栋栋(1980一)，男，博士研究生，主要从事太阳能热利用方面的研究。压∞y8l@126．corn 万方数据 5期 战栋栋等：中温太阳能热管接收器的开发与传热分析 蒸汽单相对流换热起始点温度即饱和蒸汽的温度为 250％。过冷沸腾起始点温度n由(1)式确定【4]： n=L一(卺一△L) (1) 1．玻璃管2．热管3．玻璃一金属密封件4．夹套 式中，△t——起始沸腾壁面过热度H】，q。= 5．支撑件6．选择性吸收涂层7．吸液芯8．工