本发明涉及太阳能热发电技术领域，特别是涉及一种熔盐流体用传热管及其吸热器。
背景技术：
吸热器是实现光能转化为热能的关键，也可以称作整个塔式太阳能发电系统的“心脏”，在整个发电系统中具有极其重要的作用，由于吸热器是实现光能转化为热能的关键部件，因此，吸热器的传热性能对塔式太阳能热发电技术的发展至关重要。
目前，大多数热力塔系统使用二元混合熔盐或三元熔盐作为传热流体(htf)，为了降低制造成本、减少热损失和热应力，现有的吸收器结构相对紧凑，而熔盐热容量大，导致接收器需要承受更高的热流密度，同时由于熔盐还存在高温分解和氧化的问题，高温熔盐会腐蚀与其接触的金属管材料，从而导致吸热器使用寿命低。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种熔盐流体用传热管及其吸热器，本发明的熔盐流体用传热管，其结构简单，设计合理，平均管壁面的温度更低，且温度更加均匀；本发明的吸热器，采用上述的传热管，换热效果好，有效提高了吸热器的使用寿命。
本发明采用的技术方案是：
一种熔盐流体用传热管，包括同心设置的内管和外管，内管和外管的顶端经一端盖连通，内管和外管的底端分别呈敞口设置，传热时，熔盐流体可经内管底端流入，经内管与外管之间的环形间隙流出；或经内管与外管之间的环形间隙流入，经内管底端流出。
进一步地，内管和外管分别与端盖连接处呈密封状态。
进一步地，传热管的长度设为650cm，传热管外管的外直径设为6.03cm，内管的外直径设为4cm，传热管外管和内管的管壁的厚度分别设为0.165cm。
一种吸热器，包括底座，底座设有管道、熔盐入口和熔盐出口，其特征在于，还包括吸热管板和连接座，吸热管板设有若干个，连接座匹配吸热管板数量设置，若干个连接座间隔均匀设置于底座，若干个吸热管板分别与若干个连接座连接，连接座设有用于熔盐流通的熔盐通道，熔盐入口和熔盐出口分别与设置于连接座的熔盐通道连通，相邻连接座之间的熔盐通道相互连通，吸热管板设有若干个如上述的传热管，传热管的底端与熔盐通道连通。
进一步地，传热管的内管底端与熔盐通道连通，传热管的外管底端与设置于底座的管道连通。
进一步地，吸热管板设有24块，每块吸热管板设有32根传热管。
进一步地，底座设为圆环状，若干个连接座匹配底座，呈弧度设置，若干个吸热管板匹配连接座，板面呈弧状设置。
进一步地，熔盐入口和熔盐出口分别设置有至少两个，底座设有至少一组的交叉连接管，交叉连接管的管口分别与未设置有熔盐入口和熔盐出口的连接座连接、并连通设置于连接座的熔盐通道。
进一步地，还包括歧管，未设置有熔盐入口和熔盐出口的相邻连接座，经歧管连通熔盐通道。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的熔盐流体用传热管，包括同心设置的内管和外管，内管和外管的顶端经一端盖连通，内管和外管的底端分别呈敞口设置，传热时，熔盐流体可经内管底端流入，经内管与外管之间的环形间隙流出；或经内管与外管之间的环形间隙流入，经内管底端流出，本发明结构简单，设计合理，通过由两个直径不同的同心管制成传热管，代替传统的圆直单管，低温熔盐从可以从传热管的内管进入，然后高温熔盐从传热管的内管与外管的环形间隙流出，也可以使低温熔盐从传热管的内管与外管的环形间隙流入，然后高温熔盐从内管流出，这样的设置，使换热效果更为优良，在相同的换热效果下，设置为传热管的吸热管，其平均管壁面的温度更低，且温度更加均匀，减少了辐射和对流的热损失，避免了熔盐在高温条件下出现分解状态，同时可以减少管壁材料的热应力而导致传热管的损坏。
2、本发明的吸热器，采用上述的传热管，使换热效果更为优良，在相同的换热效果下，设置有上述类似套管结构的传热管的吸热器，其平均管壁面的温度更低，且温度更加均匀，避免熔盐在高温条件下出现分解状态，同时可以减少管壁材料的热应力而导致传热管的损坏，有效提高了吸热器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的传热管的结构示意图；
图2为本发明的吸热器的结构示意图；
图3为本发明的吸热器的传热管与连接座的连接示意图；
图4为本发明其中一个实施例的熔盐流动模式示意图；
附图标记说明：1.底座、2.连接座、21.熔盐通道、3.传热管、31.内管、32.外管、33.端盖、4.熔盐入口、5.熔盐出口、6.交叉连接管、7.吸热管板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
本实施例所述的熔盐流体用传热管，包括同心设置的内管31和外管32，内管31和外管32的顶端经一端盖33连通，内管31和外管32的底端分别呈敞口设置，传热时，熔盐流体可经内管31底端流入，经内管31与外管32之间的环形间隙流出；或经内管31与外管32之间的环形间隙流入，经内管31底端流出，本实施例结构简单，设计合理，通过由两个直径不同的同心管制成的传热管3，代替传统的圆直单管，在实际使用本发明的过程中，低温熔盐流体先经过传热管3的内管31底端进入，然后高温熔盐流体从传热管3的顶端处，经内管31与外管32之间的环形间隙流出，也可以使低温熔盐流体从传热管3底端的内管31与外管32之间的环形间隙流入，然后高温熔盐流体从传热管3顶端，经内管31流出，在本发明中，熔盐流体在换热过程中，可以采用内进外出模式，也可以采用外进内出模式，本发明这样的设置，使换热效果更为优良，在相同的换热效果下，设置为套管式的传热管3，其在换热过程中，平均管壁面的温度更低，且温度更加均匀，可避免熔盐在高温条件下出现变相状态。
在一些具体实施例中，内管31和外观32分别与端盖33连接处呈密封状态，本实施例中，相当于传热管3的顶端密封设置，换热过程中，熔盐流体在循环流通时，不会溢出传热管3顶端，方便换热。
在一些具体示例中，传热管3的长度设为650cm，此处的传热管3的长度是外管31、内管32及端盖的总共的长度，传热管3外管31的外直径设为6.03cm，内管32的外直径设为4cm，传热管3外管31和内管32的管壁的厚度分别设为0.165cm，本实施例示出了具体的传热管3的规格型号设置，在其它实施例中，根据使用需要，可适应性设置。
一种吸热器，包括底座1，底座1设有管道、熔盐入口4和熔盐出口5，还包括吸热管板7和连接座2，吸热管板7设有若干个，连接座2匹配吸热管板7数量设置，若干个连接座2间隔均匀设置于底座1，若干个吸热管板7分别与若干个连接座2连接，连接座2设有用于熔盐流通的熔盐通道21，熔盐入口4和熔盐出口5分别与设置于连接座2的熔盐通道连通21，相邻连接座2之间的熔盐通道21相互连通，吸热管板7设有若干个如上述实施例所述的传热管3，传热管3的底端与熔盐通道21连通，本实施例结构简单，设计合理，通过由两个直径不同的同心管制成的传热管3，代替传统的圆直单管，在实际使用本发明的过程中，低温熔盐流体先经过熔盐入口4进入与熔盐入口4连通的连接座2内的熔盐通道21，并经熔盐通道21从吸热管板7的传热管3的内管31底端进入，然后高温熔盐流体从传热管3的顶端处，经内管31与外管32之间的环形间隙流出，并流入下一个连接座2内的熔盐通道21，进入下一连接座2内熔盐通道21的低温熔盐流体，可以从传热管3的内管31底端进入，然后高温熔盐流体从传热管3的顶端处，经内管31与外管32之间的环形间隙流出，也可以使低温熔盐从传热管3底端的内管31与外管32之间的环形间隙流入，然后高温熔盐从传热管3的顶端，经内管31流出，并流入下一个连接座2内的熔盐通道21，如此循环，直至最后一个吸热管板7，此时，熔盐流体经熔盐出口5流出，在本发明中，熔盐流体在换热过程中，若干个吸热管板7的换热循环方式，可以采用内冷外热模式进行循环，也可以采用外冷内热模式进行循环，还可以内冷外热模式和外冷内热模式交替循环，本发明这样的设置，使换热效果更为优良，在相同的换热效果下，设置为上述结构传热管3，其平均管壁面的温度更低，且温度更加均匀，避免熔盐流体在高温条件下出现变相状态，从而避免熔盐流体对传热管3的腐蚀，有效提高吸热器的使用寿命。
在一些具体实施例中，传热管3的内管31底端与熔盐通道21连通，传热管3的外管32底端与设置于底座1的管道连通，本实施例这样的设置，方便熔盐流体在底座1、连接座2及传热管3的连通流动，换热方便。
在一些具体示例中，吸热管板7设有24块，每块吸热管板7设有32根传热管3，传热管3间隔均匀设置，在实际使用过程中，吸热管板7的换热循环方式，可以采用内冷外热模式进行循环，也可以采用外冷内热模式进行循环，还可以内冷外热模式和外冷内热模式交替循环，本实施例通过设置多个传热管3，可进一步确保熔盐流体的循环换热，换热效果好。
另一具体实施例中，底座1设为圆环状，若干个连接座2分别匹配底座1，呈弧度设置，若干个吸热管板7匹配连接座2，板面呈弧状设置，本实施例中，通过这样的设置，呈弧度设置的若干个连接座2均匀间隔设置于圆环状的底座1及若干个板面呈弧度设置的若干个换热管板7分别对应安装于连接座2时，本发明的整体呈圆柱形，其结构更为紧凑，可降低制造成本并减少了热损失和热应力，使用效果好。
一些具体实施例中，熔盐入口4和熔盐出口5分别设置有至少两个，底座1设有至少一组的交叉连接管6，交叉连接管6的管口分别与未设置有熔盐入口4和熔盐出口5的连接座2连接、并连通设置于连接座2的熔盐通道21，本实施例这样的设置，可以使本发明在换热过程中，熔盐流体交叉流向，使得管壁面的温度分布更加均匀，避免熔盐流体在高温条件下出现变相状态，从而避免熔盐流体对传热管3的腐蚀，有效提高吸热器的使用寿命，具体地，参见附图4，本实施例中设置了一组交叉连接管6，在其它实施例中，为了更好地提升温度的均匀分布，也可以设置多组交叉连接管6。
另一具体示例中，还包括歧管，未设置有熔盐入口5和熔盐出口6的相邻连接座，经歧管连通熔盐通道21，本实施例通过设置歧管，便于相邻连接座2的熔盐通道21连通，从而方便熔盐流体的流通，其结构简单，连接方便。
在本实施例中，将上述的吸热器的传热管3的熔盐流体，设为内进外出模型和外进内出模型，进行传热测试，由于壁面温度对于吸热器的热应力分布，寿命等具有重要的影响，在能得到相同的换热效果的情况下，壁面温度越低越好，因此，在本实施例中，为了对比传统模型与本发明的吸热模拟装置的内进外出模型及外进内出模型的传热性能，将前述三种模型的受热管分别采用均匀的热流密度，并设定管接收器接受的热通量为800千瓦/平方米，环境温度设定为25℃，采用太阳能盐(60％硝酸钠和40％硝酸钾)作为传热流体，所采用太阳能盐的熔点和分解温度分别为207℃和600℃，对上述三种模型的不同位置处管壁的平均温度分布情况进行测试，测试结果如下表所示：
由上表可知，当熔盐入口4流量、入口温度和四周太阳能辐射热流密度相同时，传统模型的壁面温度最高，其次是外进内出模型，传统模型的最高壁面温度达到1198k，最低也有802k，相反内出外出模型的最高壁面温度只有956k，最低温度为600k，当熔盐温度过高，则容易超出其沸点范围，使熔盐出现分解状态，高温熔盐还会腐蚀与其接触的金属管材料，导致吸热器使用寿命低，本发明通过设置传热管3熔盐通道21模式，有效降低了壁面平均温度，使壁面温度分布更为均匀，从而有效避免熔盐因高温出现变相状态，从而避免熔盐流体对传热管3的腐蚀，进而有效提高吸热器的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种熔盐流体用传热管，其特征在于，包括同心设置的内管和外管，内管和外管的顶端经一端盖连通，内管和外管的底端分别呈敞口设置，传热时，熔盐流体可经内管底端流入，经内管与外管之间的环形间隙流出；或经内管与外管之间的环形间隙流入，经内管底端流出。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐流体用传热管，其特征在于，内管和外管分别与端盖连接处呈密封状态。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐流体用传热管，其特征在于，传热管的长度设为650cm，传热管外管的外直径设为6.03cm，内管的外直径设为4cm，传热管外管和内管的管壁的厚度分别设为0.165cm。
4.一种吸热器，包括底座，底座设有管道、熔盐入口和熔盐出口，其特征在于，还包括吸热管板和连接座，吸热管板设有若干个，连接座匹配吸热管板数量设置，若干个连接座间隔均匀设置于底座，若干个吸热管板分别与若干个连接座连接，连接座设有用于熔盐流通的熔盐通道，熔盐入口和熔盐出口分别与熔盐通道连通，相邻连接座之间的熔盐通道相互连通，吸热管板设有若干个如权利要求1-3任一项所述的传热管，传热管的底端与熔盐通道连通。
5.根据权利要求4所述的一种吸热器，其特征在于，传热管的内管底端与熔盐通道连通，传热管的外管底端与设置于底座的管道连通。
6.根据权利要求4所述的一种吸热器，其特征在于，吸热管板设有24块，每块吸热管板设有32根传热管。
7.根据权利要求4所述的一种吸热器，其特征在于，底座设为圆环状，若干个连接座匹配底座，呈弧度设置，若干个吸热管板匹配连接座，板面呈弧状设置。
8.根据权利要求7所述的一种吸热器，其特征在于，熔盐入口和熔盐出口分别设置有至少两个，底座设有至少一组的交叉连接管，交叉连接管的管口分别与未设置有熔盐入口和熔盐出口的连接座连接、并连通设置于连接座的熔盐通道。
9.根据权利要求4所述的一种吸热器，其特征在于，还包括歧管，未设置有熔盐入口和熔盐出口的相邻连接座，经歧管连通熔盐通道。
技术总结