Применение современной керамики в солнечных теплоэнергетических системах
Производство солнечной тепловой энергии — это технология экологически чистой энергии, в которой используются коллекторы для преобразования солнечного излучения в тепловую энергию, которая затем используется для выработки электроэнергии посредством термодинамического цикла. Существующие солнечные энергетические системы во всем мире можно разделить на три категории в зависимости от рабочей температуры: системы с параболическими желобами, башенные системы и тарельчатые системы. Некоторые современные керамические материалы могут быть применены в приемниках башенных солнечных теплоэнергетических систем.
1. Принципы работы параболических желобов, тарелок и башенных солнечных теплоэнергетических систем.
Солнечная теплоэнергетическая система с параболическим желобом
В этой системе используются параболические зеркала для фокусировки солнечного света на приемной трубке, нагревая рабочую жидкость. Нагретая жидкость генерирует пар через теплообменник, который затем приводит в движение паровую турбину, соединенную с генератором, производя электроэнергию.
Система тарелок
Также известная как система параболических тарелок, она использует параболическое зеркало в форме тарелки для концентрации солнечного света на приемнике в фокусной точке. Конструктивно он напоминает большую параболическую антенну радара. Из-за точечной фокусировки параболической тарелки коэффициент концентрации может достигать от нескольких сотен до нескольких тысяч, что обеспечивает чрезвычайно высокие температуры. Несколько систем антенн могут быть подключены параллельно, чтобы сформировать небольшую солнечную электростанцию для удовлетворения потребностей в электроэнергии.
Башенная система
Также известная как система центрального приемника, она использует массив больших зеркал (гелиостатов), установленных на земле. Каждый гелиостат отслеживает солнце по двум осям, точно отражая и концентрируя солнечный свет на приемнике на вершине центральной башни. Концентрированная солнечная энергия нагревает рабочее тело в ресивере, генерируя перегретый пар, который затем поступает в энергетическую подсистему для завершения процесса преобразования тепловой энергии.
2. Керамические материалы, применимые в системах солнечной энергии.
Башенная солнечная теплоэнергетическая система высоко ценится за высокий коэффициент концентрации (200-1000 кВт/м²), высокую температуру термодинамического цикла, низкие тепловые потери, простую структуру системы и высокую эффективность. Приемник, являющийся основным компонентом солнечной тепловой энергосистемы башни, должен выдерживать интенсивность излучения, в 200–300 раз превышающую интенсивность естественного солнечного света, при рабочих температурах, превышающих 1000°C. Поэтому его производительность имеет решающее значение для стабильной работы и эффективности системы производства электроэнергии. Традиционные металлические приемники имеют ограничения по температуре, что делает керамические материалы приемников новым направлением исследований.
Из-за неравномерности и нестабильности плотности солнечного потока к материалам керамических приемников предъявляются следующие требования:
（1）Устойчивость к высокотемпературному окислению
Материал не должен подвергаться окислительному повреждению при длительном воздействии высоких температур.
（2）Хорошие механические свойства при высоких температурах и устойчивость к термическому удару.
Для предотвращения материального ущерба от горячих точек.
（3）Высокая скорость поглощения солнечной радиации
Чтобы гарантировать, что материал может полностью поглощать солнечную энергию.
（4）Трехмерная или двумерная связная структура
Обеспечение высокой проницаемости, низкого сопротивления воздушному потоку и равномерного, стабильного распределения воздушного потока.
（5）Высокая удельная поверхность
Обеспечение большой площади теплообмена для обеспечения достаточного теплообмена с воздухом.
В качестве материалов приемника можно использовать следующие керамические материалы:
Они выдерживают температуру выше 1000°C, обладают высокой механической прочностью и химической стабильностью, устойчивы к кислотам и щелочам, обладают хорошей теплопроводностью, изоляционной прочностью, удельным сопротивлением и износостойкостью. Однако к их недостаткам относятся низкая теплопроводность и скорость поглощения солнечного излучения, что требует нанесения поверхностного покрытия для увеличения поглощения солнечного излучения. При использовании при высоких температурах подложка и покрытие могут треснуть, а плохая ударопрочность ограничивает практическое применение.
(2) Кордиеритовая керамика
Они имеют низкие коэффициенты теплового расширения, хорошую устойчивость к тепловому удару и большую удельную поверхность. Однако из-за низкой прочности такие материалы, как муллит ицирконийчасто добавляют для улучшения прочности. Нравитьсяглиноземная керамикаКордиеритовая керамика пригодна только для применения при средних температурах.
（3）Керамика из карбида кремния
Они обладают высокой прочностью, большой удельной поверхностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению, хорошей теплоизоляцией, термостойкостью и устойчивостью к высоким температурам. По сравнению с керамикой из глинозема и кордиерита керамика из карбида кремния имеет лучшие характеристики при высоких температурах. Исследования показывают, что ресиверы из спеченного карбида кремния могут достигать температуры воздуха на выходе до 1200°C без повреждения материала.
Усовершенствованная керамика еще не получила широкого распространения на рынке солнечной энергии из-за технических затрат. Однако благодаря технологическим достижениям, обновлению продукции и повышению эффективности производства керамические изделия, которые эффективно и результативно соответствуют солнечным теплоэнергетическим системам, будут широко представлены на рынке.
СЯМЫНЬСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНА, ООО. является авторитетным и надежным поставщиком, специализирующимся на производстве и продаже технических керамических деталей. Мы обеспечиваем индивидуальное производство и высокоточную механическую обработку широкого спектра высокоэффективных керамических материалов, включая глиноземная керамика, циркониевая керамика, нитрид кремния, Карбид кремния, нитрид бора, нитрид алюминия и обрабатываемая стеклокерамика. В настоящее время наши керамические детали можно найти во многих отраслях промышленности, таких как механическая, химическая, медицинская, полупроводниковая, автомобильная, электронная, металлургическая и т. д. Наша миссия — предоставлять керамические детали самого высокого качества для пользователей во всем мире, и нам очень приятно видеть нашу керамику. детали эффективно работают в конкретных приложениях клиентов. Мы можем сотрудничать как в прототипном, так и в серийном производстве. Если у вас есть требования, свяжитесь с нами.
