本发明属于太阳能利用，具体涉及一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统。
背景技术：
1、太阳能具有储量丰富、清洁无污染等优点，得到了广泛关注。然而太阳能具有间歇性和波动性的特点，造成其无法实现连续的能量输出，因此需要结合高效储能技术才能实现太阳能利用系统的稳定运行。相变储热技术具有储热密度大以及储放热过程温度稳定等优点而受到青睐，其中相变颗粒填充床具有结构简单、成本低廉等优点，广泛用于太阳能光热利用系统。但是目前应用的相变颗粒床主要是固定床，需要借助空气、导热油或者熔盐等流体作为换热介质实现储热，这将带来一系列问题。首先，空气密度和比热容很低，载热能力有限，必须以较高的流速通过颗粒床，而颗粒床具有较大的流动阻力，对泵功消耗过大；作为传热流体的熔盐在热量供应不足时容易凝固；导热油具有易燃性，对环境不友好。其次，集热管表面与流体之间存在一定的传热温差，流体与相变储热材料之间又存在一定的传热温差，这将造成集热管表面温度较高，对外热损失较大。再次，相变颗粒球在填充床内位置固定，熔化过程中颗粒球内部自然对流比较微弱，传热性能不佳。此外，压缩机以及流体管道等部件的引入，也将会造成额外的漏热和能量损失。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，太阳光直接聚集在相变颗粒球表面，取消了受热面，降低了集热腔的表面温度，提高了集热效率。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，包括依次连通的低温储罐1、进料阀门2、进料口4、进料软管5、线性菲涅尔聚光集热装置6、出料软管8、出料口9、出料阀门10、高温储罐11以及螺旋上料装置构成的循环回路，与线性菲涅尔聚光集热装置6、进料阀门2和出料阀门10连接的控制模块；相变颗粒球在循环回路中循环；其中低温储罐1位于高位，高温储罐11位于低位；
4、所述线性菲涅尔聚光集热装置6包括聚光模块65、装置支架、集热腔64；聚光模块65可转动的设置在装置支架上，通过控制模块来改变聚光模块65的倾角，以适应不同季节下太阳高度角的变化；聚光模块65使得入射的太阳光被聚集到集热腔64，并照射到集热腔64内的相变颗粒球7上对其进行加热，从相变颗粒球7缝隙之间透过的少量光线，经集热腔64内表面二次反射重新射到相变颗粒球表面；
5、相变颗粒球在重力驱使下不断从低温储罐1，经过进料口4、线性菲涅尔聚光集热装置6的集热腔、出料口9向高温储罐11运动；同时，线性菲涅尔聚光集热装置，将太阳光聚集到集热腔中的相变颗粒球表面并被相变材料吸收，将太阳能转化为相变材料的潜热储存；放热后的相变颗粒球经螺旋上料装置，从高温储罐回到低温储罐，完成一次储热放热循环。
6、所述集热腔64底面为石英玻璃643，内部安装有金属网架642，所述金属网架642为相变颗粒球7提供轨道供其滚动，避免相变颗粒球7与石英玻璃643直接接触，进而降低石英玻璃643表面温度，从而减少热损失。
7、所述集热腔64外侧贴有隔热材料，内表面添加反光涂层。
8、所述出料阀门10的开度通过控制模块控制以实现自动调节，当进入出料口9的相变颗粒球7温度经测量发现低于设定温度，即保证相变材料完全融化的温度，出料阀门10的开度自动减小；当进入出料口9的相变颗粒球7温度高于设定的温度上限时，出料阀门10的开度自动增大。
9、所述装置支架包括固定支架61、聚光模块支架62、集热腔支架63、连杆66和滑轨68，所述聚光模块支架62一端通过转轴与固定支架61连接；所述集热腔支架63与聚光模块支架62固定安装；所述滑轨68固定在固定支架61上，滑轨68上装有滑块67，所述滑块67与连杆66之间通过转轴连接；所述连杆66与聚光模块支架62另一端通过转轴连接；控制模块驱使滑块67改变位置来改变聚光模块的倾角。
10、所述聚光模块65为线性菲涅尔镜场，由反射镜构成，所述反射镜与聚光模块支架62之间通过转轴连接；所述反射镜为条形平面玻璃反射镜，每个反射镜能绕转轴转动，有独立的驱动装置，受到控制模块控制，以保证入射的太阳光被聚集到集热腔64。
11、所述螺旋上料装置包括管道12和设置在管道12内的用于推动相变颗粒球7的螺旋片13，所述管道12两端分别与低温储罐1和高温储罐11相连。
12、所述进料口4、出料口9、进料软管5、出料软管8、进料阀门2、出料阀门10、低温储罐1、高温储罐11以及管道12外部均包裹有隔热材料
13、所述相变颗粒球7由不锈钢或铁材料制成的金属外壳和内部的相变材料构成；相变颗粒球7表面涂有吸光涂层，内部亦可安装小型金属肋片或加入纳米颗粒、膨胀石墨类高导热材料以进一步强化传热。
14、所述进料口4上方装有进料口端盖3，打开和关闭进料口端盖3，间断性地向进料口4中补充相变颗粒球，减少热能从进料口散失；所述进料口4和出料口9为截面积减缩的通道，能容纳一定量的相变颗粒球7。本发明的优势在于：1.太阳光直接聚集在相变颗粒球表面，取消了受热面，降低了集热腔的表面温度，提高了集热效率。2.相变颗粒球在集热腔中一边滚动一边被加热，增强了内部相变材料的对流，相较于固定床，提高了传热性能。3.取消了传热流体、风机等部件，减少了漏热，系统效率将会提升。
1.一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：包括依次连通的低温储罐(1)、进料阀门(2)、进料口(4)、进料软管(5)、线性菲涅尔聚光集热装置(6)、出料软管(8)、出料口(9)、出料阀门(10)、高温储罐(11)以及螺旋上料装置构成的循环回路，与线性菲涅尔聚光集热装置(6)、进料阀门(2)和出料阀门(10)连接的控制模块；相变颗粒球在循环回路中循环；其中低温储罐(1)位于高位，高温储罐(11)位于低位；
2.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述集热腔(64)底面为石英玻璃(643)，内部安装有金属网架(642)，所述金属网架(642)为相变颗粒球(7)提供轨道供其滚动，避免相变颗粒球(7)与石英玻璃(643)直接接触，进而降低石英玻璃(643)表面温度，从而减少热损失。
3.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述集热腔(64)外侧贴有隔热材料，内表面添加反光涂层。
4.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述出料阀门(10)的开度通过控制模块控制以实现自动调节，当进入出料口(9)的相变颗粒球(7)温度经测量发现低于设定温度，即保证相变材料完全融化的温度，出料阀门(10)的开度自动减小；当进入出料口(9)的相变颗粒球(7)温度高于设定的温度上限时，出料阀门(10)的开度自动增大。
5.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述装置支架包括固定支架(61)、聚光模块支架(62)、集热腔支架(63)、连杆(66)和滑轨(68)，所述聚光模块支架(62)一端通过转轴与固定支架(61)连接；所述集热腔支架(63)与聚光模块支架(62)固定安装；所述滑轨(68)固定在固定支架(61)上，滑轨(68)上装有滑块(67)，所述滑块(67)与连杆(66)之间通过转轴连接；所述连杆(66)与聚光模块支架(62)另一端通过转轴连接；控制模块驱使滑块(67)改变位置来改变聚光模块的倾角。
6.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述聚光模块(65)为线性菲涅尔镜场，由反射镜构成，所述反射镜与聚光模块支架(62)之间通过转轴连接；所述反射镜为条形平面玻璃反射镜，每个反射镜能绕转轴转动，有独立的驱动装置，受到控制模块控制，以保证入射的太阳光被聚集到集热腔(64)。
7.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述螺旋上料装置包括管道(12)和设置在管道(12)内的用于推动相变颗粒球(7)的螺旋片(13)，所述管道(12)两端分别与低温储罐(1)和高温储罐(11)相连。
8.根据权利要求7所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述进料口(4)、出料口(9)、进料软管(5)、出料软管(8)、进料阀门(2)、出料阀门(10)、低温储罐(1)、高温储罐(11)以及管道(12)外部均包裹有隔热材料。
9.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述相变颗粒球(7)由不锈钢或铁材料制成的金属外壳和内部的相变材料构成；相变颗粒球(7)表面涂有吸光涂层，内部亦可安装小型金属肋片或加入纳米颗粒、膨胀石墨类高导热材料以进一步强化传热。
10.根据权利要求1所述的一种基于线性菲涅尔聚光的连续式相变储热系统，其特征在于：所述进料口(4)上方装有进料口端盖(3)，打开和关闭进料口端盖(3)，间断性地向进料口(4)中补充相变颗粒球，减少热能从进料口散失；所述进料口(4)和出料口(9)为截面积减缩的通道，能容纳一定量的相变颗粒球(7)。
