临近空间太阳能蓄热装置的利记博彩app

本发明涉及蓄热装置的技术领域，尤其涉及一种临近空间太阳能蓄热装置。

背景技术：

临近空间(Near space)是指距地面20～100公里的空域。临近空间飞行器是指只在或能在近空间作长期、持续飞行的飞行器或亚轨道飞行器或在临近空间飞行的高超声速巡航飞行器，其具有航空、航天飞行器所不具有的优势，特别是在通信保障、情报收集、电子压制、预警等方面极具发展潜力。

临近空间环境中，空气稀薄、水气极少，无雨雪现象，太阳光照非常好。临近空间飞行器都采用太阳能电池板将太阳能转换成电能，通过转换的电能供给整个临近空间飞行器的系统使用。临近空间飞行器的大部分重要仪器都集中在吊舱保温箱中，由于临近空间的气温和气压都很低，因此，仪器的正常使用需要吊舱保温箱提供一个适宜的箱内环境。

当吊舱保温箱内的仪器功率不足以保证该仪器的温度达到其使用温度范围时，仪器会冻坏。为了避免仪器冻坏，通常采用加热的方式对吊舱保温箱加热保温。一种是电加热方式，即通过电能加热吊舱保温箱使其温度上升，但电加热方式往往会使临近空间飞行器的电源使用紧张，特别是当太阳能电池板不能正常工作情况下，仪器也会因得不到加热而冻坏；另一种是将太阳能转换成热能的方式，该方式的效率远比太阳能转换成电能的效率高，但是，地面上用的太阳能光热装置，一般都采用透明玻璃将光热转换器件和空气隔绝，这种做法在临近空间中不现实，首先，透明玻璃可能在临近空间的低温下破裂，其次，透明玻璃和光热转换器件之间的空间气压与临近空间中的大气气压不一致，这样也可能导致透明玻璃爆裂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种临近空间太阳能蓄热装置，旨在解决现有技术中，临近空间飞行器的吊舱保温箱采用电加热方式会造成用电紧张，以及地面用太阳能光热装置不适用于临近空间飞行器的吊舱保温箱加热的问题。

本发明实施例提供了一种临近空间太阳能蓄热装置，用于加热临近空间飞行器的吊舱保温箱并储存热能，所述临近空间太阳能蓄热装置包括蓄热箱，设置于所述蓄热箱内的蓄热组件，以及设置于所述蓄热箱外并与所述蓄热组件配合的集热组件，所述集热组件包括顺序层叠且相紧贴设置的气凝胶、集热件和热管组，所述集热件用于吸收太阳能并将其转换为热能后传导至所述热管组，所述热管组的一端伸入所述蓄热箱内并与所述蓄热组件热传导配合。

进一步地，所述临近空间太阳能蓄热装置还包括固定架，所述固定架包括固定边框，以及与所述固定边框固定连接的固定底板，所述气凝胶、所述集热件以及所述热管组的另一端设置在所述固定边框和所述固定底板之间。

优选地，所述固定边框为耐低温塑料件。

优选地，所述集热件包括金属板，以及用于选择性吸收太阳能光谱的吸收涂层，所述吸收涂层涂设于所述金属板的与所述气凝胶相贴的一侧表面上。

进一步地，所述蓄热组件包括充满于所述蓄热箱内的相变材料，以及设置于所述相变材料中的翅片组，所述相变材料中开设有换热通道。

优选地，所述热管组包括多个热管，所述多个热管呈并排且均匀间隔分布。

进一步地，所述热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述蒸发段紧贴于所述金属板表面，所述冷凝段伸入所述蓄热箱内并穿过所述翅片组，且与所述翅片组的交接处相紧贴。

进一步地，所述绝热段位于所述蓄热箱的外部，且所述绝热段的外壁上包覆有第一保温层。

优选地，所述热管的内壁面呈平滑状，或者所述热管的内壁面上具有多个沟槽，或者所述热管的内壁面上填充有多孔材料。

进一步地，所述蓄热箱的外表面上包覆有第二保温层。

基于上述技术方案，本发明实施例提出的临近空间太阳能蓄热装置，通过在蓄热箱内设置蓄热组件，并在蓄热箱外设置由气凝胶、集热件和热管组紧贴构成的集热组件，且将热管组一端伸入蓄热箱内与蓄热组件热传导配合，如此，通过集热组件吸收临近空间中的太阳能并将其转换为热能，再将热能传导至蓄热组件而实现蓄热，从而解决了临近空间飞行器的吊舱保温箱采用电加热方式会造成用电紧张的问题；同时，该临近空间太阳能蓄热装置的结构简单，太阳能转换效率高，还解决了地面用太阳能光热装置不适用于临近空间环境的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提出的临近空间太阳能蓄热装置的爆炸示意图；

图2为本发明实施例中的热管与翅片组装配的结构示意图；

图3为本发明实施例中的固定边框的立体结构示意图；

图4为本发明实施例中的金属板的主视示意图；

图5为本发明实施例中的金属板的剖面示意图；

图6为本发明实施例中的热管的横截面剖切示意图之一；

图7为本发明实施例中的热管的横截面剖切示意图之二；

图8为本发明实施例中的热管的横截面剖切示意图之三；

图9为本发明实施例中的蓄热箱的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1至图9所示，本发明的实施例提出了一种临近空间太阳能蓄热装置， 该装置用于加热临近空间飞行器的吊舱保温箱并储存热能。具体地，该临近空间太阳能蓄热装置可包括蓄热箱1、蓄热组件2以及集热组件3，其中，蓄热组件2设置在该蓄热箱1内，集热组件3设置在该蓄热箱1外，且集热组件3与蓄热组件2热传导配合；进一步地，集热组件3可包括气凝胶31、集热件32和热管组33，气凝胶31、集热件32和热管组33的其中一端之间呈顺序层叠且相紧贴设置，同时，热管组33的另一端伸入蓄热箱1内并与蓄热组件2热传导配合，此处，集热件32用于吸收临近空间中的太阳能，并将所吸收的太阳能转换为热能，再将所转换的热能传导至热管组33，接着由热管组33将该热能传导至蓄热箱1内的蓄热组件2，从而实现蓄热，这样，通过蓄热组件2与外部换热设备配合，进而实现了对临近空间飞行器的吊舱保温箱的加热，如此，保证了吊舱保温箱内的仪器能够在合适的温度环境中工作，延长了其使用寿命。

本发明实施例提出的临近空间太阳能蓄热装置，具有如下特点：

本发明实施例通过在上述蓄热箱1内设置蓄热组件2，并在该蓄热箱1外设置由气凝胶31、集热件32和热管组33紧贴构成的集热组件3，且将该集热组件3的热管组33的一端伸入蓄热箱1内与蓄热组件2热传导配合，如此，通过集热组件3的集热件32吸收临近空间中的太阳能并将其转换为热能，再将转换的热能传导至热管组33，接着由热管组33将该热能传导至蓄热箱1内的蓄热组件2而实现蓄热，这样，通过蓄热组件2与外部换热设备配合，进而实现了对临近空间飞行器的吊舱保温箱的加热，如此，解决了临近空间飞行器的吊舱保温箱采用电加热方式会造成用电紧张的问题，避免了电加热方式中的太阳能电池板在不能正常工作情况下，仪器因得不到加热而冻坏的现象；保证了在没有太阳光的夜晚，吊舱保温箱内的仪器能够正常运作，且节省了整个系统的电源消耗；同时，该临近空间太阳能蓄热装置的结构简单，太阳能转换效率高，解决了地面用太阳能光热装置不适用于临近空间环境的问题。

在本发明的实施例中，上述临近空间太阳能蓄热装置还可包括固定架4，该固定架4用于将上述集热组件3固定在上述蓄热箱1的外侧。具体地，该固 定架4包括固定边框41和固定底板42，其中，固定边框41优选为一框状结构，固定底板42优选为一适配于该固定边框41的板状结构。此处，固定架4与集热组件3的装配如下所述：上述气凝胶31覆盖在上述集热件32的上表面，集热件32的下表面和上述热管组33下端的一侧紧贴，且热管组33下端的另一侧与固定底板42紧贴，同时，固定边框41压紧气凝胶31，并与固定底板42通过螺丝紧固连接。如上所述，通过设置固定架4，使得上述集热组件3牢固地固定在上述蓄热箱1外侧，保证了整个装置连接的稳定性，提高了装置的整体性能。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述集热组件3还可采取其他方式固定安装在上述蓄热箱1的外侧，此处不作唯一限定。

在本发明的实施例中，上述固定边框41优选为耐低温塑料件。此处，固定边框41优选耐低温塑料制作，保证了其在临近空间的低温环境中的稳定性，使得上述集热组件3在临近空间的低温环境中仍能够被有效地固定，从而保证了集热组件3装配的稳固性。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述固定边框41还可为其他耐低温材料制作，此处不作唯一限定。

在临近空间中，空气稀薄，热传导效率低，为了尽可能将太阳辐射转换成热量，需要加大光接收面积。在本发明的实施例中，上述集热件32可包括金属板321以及吸收涂层(附图中未画出)，其中，金属板321优选为铝板，吸收涂层涂设在该金属板321的一侧表面上，该表面指的是金属板321上与上述气凝胶31相贴的一侧表面。此处，该吸收涂层为太阳能光谱选择性吸收涂层，其用于选择性吸收太阳能光谱，如此，在临近空间中，当太阳光线照射在吸收涂层上时，该吸收涂层选择性吸收太阳能光谱，并将光能转换为热能，该热能传导至金属板321，接着由该金属板321传导至与其紧贴的热管组33。如上所述，通过在金属板321的一侧表面上涂设吸收涂层，而该吸收涂层能高效地将太阳辐射能转换成热能，且其红外辐射非常低，如此，提高了集热件32整体的热能转换效率，也就提高了整个装置的性能。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，集热件32还可为其他结构组成，此处不作唯一限定。 本领域的技术人员应当理解，在本实施例中，金属板321作为传热金属板还可以更换为其他的材质，例如金、银、铜或者其他合金，本实施例仅从重量和成本考虑选择铝板，但并不将其作为唯一的可选材质。通过在集热件32中增加金属板321，使得接收辐射的面积增大，有效的保证在临近空间环境中增加热量的接收，由于热传导效率低，即使增加金属板，热量也不易散失，保证了整体的吸热效果。

在本发明的实施例中，上述蓄热组件2可包括翅片组21和相变材料(附图中未画出)，该相变材料包括无机相变材料、有机相变材料与混合相变材料；该相变材料充满于上述蓄热箱1，翅片组21位于该蓄热箱1内，且插置在相变材料中，此处，该相变材料中还开设有换热通道20，此处，换热通道20与外部换热设备相连，该换热通道20用于将蓄热箱1内的热量输送到外部换热设备中。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述蓄热组件2还可为其他为其他的蓄热结构组成，此处不作唯一限定。

在本发明的实施例中，上述热管组33包括多个热管331，多个热管331呈并排且均匀间隔分布。通过将多个热管331并排设置，使得整个热管组33能够与上述金属板321有效地紧贴，提高了热传导效率，同时，金属板321上还设置有多个容置槽3210，各个容置槽3210中均容置一个热管331，这样，容置槽3210与热管331一一对应，如此，通过在金属板321上设置容置槽3210，并将热管331容置在容置槽3210中，提高了热管331与金属板321的接触面积，从而进一步地提高了热传导效率，提升了整个装置的性能。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，还可以通过其他方式以提升上述热管组33与上述金属板321之间的热传导效率，此处不作唯一限定。

一般的热管只能单向的将热量从高温传导到低温，但是本申请需要热量单向的从外界向蓄热箱1传送，为此需要对热管进行改良，以适应临近空间的环境。在本发明的实施例中，上述热管331包括蒸发段3311、绝热段3312以及冷凝段3313，蒸发段3311、绝热段3312和冷凝段3313顺序连接为一体，且蒸 发段3311和冷凝段3313相垂直，绝热段3312的两端分别连接于蒸发段3311和冷凝段3313，此处，冷凝段3313位于上述蓄热箱1内，蒸发段3311和绝热段3312位于蓄热箱1外，其中，蒸发段3311紧贴于上述金属板321表面的容置槽3210内，冷凝段3313伸入蓄热箱1内并穿过上述翅片组21，且冷凝段3313与翅片组21的交接处相紧贴。由于蒸发段3311在蓄热箱1的外侧，使得吸热过程仅在外界空间进行，并进一步通过绝热段3312阻止了蓄热箱1内部的热量向外侧的传导，而在本申请中热管的弯折形状，使得热管内的导热物质在流动至绝热段3312时速度减缓，实现了单向传热和隔热保温的效果。

在本发明的实施例中，上述热管331可以采用重力热管、烧结热管或者环路热管，如此，使得该热管331在环境温度低时，能够有效防止热量从上述蓄热箱1内回流到上述金属板321。进一步地，该热管331的内壁面优选为呈平滑状，当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述热管331的内壁面上还可以具有多个沟槽3314，另外，也可以在该热管331的内壁面上填充多孔材料3315，此处不作唯一限定。

在本发明的实施例中，上述临近空间太阳能蓄热装置还包括保温层，该保温层可包括第一保温层51和第二保温层52，具体地，第一保温层51包覆在上述热管331的绝热段3312的外壁上，如此，由于该绝热段3312位于上述蓄热箱1的外部，通过在该绝热段3312的外壁上包覆第一保温层51，有效地避免了其直接暴露于临近空间的低温环境中而造成非必要的散失热量；同样地，第二保温层52包覆在蓄热箱1的外壁上，这样，有效地避免了蓄热箱1的外壁直接暴露于临近空间的低温环境中而造成非必要的散失热量。如上所述，通过在绝热段3312的外壁上和蓄热箱1的外壁上分别包覆第一保温层51和第二保温层52，减少热量散发到临近空间的大气环境中，从而降低了装置整体的热量损失，进而提高了装置的蓄热性能。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，还可通过其他方式以降低该临近空间太阳能蓄热装置的热量损失，此处不作唯一限定。

在本发明中，蓄热装置是在临近空间环境工作，由于缺少大气层的保护，紫外光照射强烈，很容易破坏吸收涂层；而且临近空间的大气稀疏，浮空器的运载能力有限，无法携带大型的紫外过滤组件。为此，在本发明的实施例中，使用了气凝胶31作为附加的组件。上述气凝胶31能有效地透过可见光，能绝热，能高效隔绝上述金属板321的红外辐射，同时还能阻隔紫外光，防止紫外光对金属板321上的吸收涂层的伤害。由于在临近空间的低温低气压条件下，一般的透明隔热固体材料很难满足既能有效透过太阳能可见光，又能隔热以及适应低温的条件，而上述气凝胶31既能有效透过太阳能可见光，又能隔热以及适应低温，因此，通过选用气凝胶31这样的透明隔热材料，提高了整个集热组件3的集热效率。而气凝胶本身的密度很低，重量轻，对于浮空器的携重影响较小。

上述临近空间太阳能蓄热装置的工作原理如下：

太阳光照射到气凝胶31的表面上，可见光透过气凝胶31到达金属板321表面上的吸收涂层，该吸收涂层选择性吸收太阳能光谱并将光能转换成热能；转换的热能通过金属板321传导至热管331的蒸发段3311，蒸发段3311内的工质吸收热量后蒸发，快速传送到位于蓄热箱1内的冷凝段3313中，再通过该冷凝段3313与蓄热箱1内的相变材料换热，接着，冷凝段3313内的气态工质在换热后冷却变成液态工质，该液态工质依靠重力或者毛细力回流到蒸发段3311，并重新吸热蒸发，如此，源源不断地向蓄热箱1传送热量。此处，热管331为重力热管、烧结热管或者环路热管，其在夜晚等环境温度比蓄热箱1内温度低时，能够有效防止蓄热箱1内的热量通过热管331回流到金属板321，从而实现了单向热量输送；同过，蓄热箱1中的换热通道20与外部换热设备相连，通过该换热通道20将蓄热箱1中的热量输送到所需地方。

基于上述技术方案，本发明实施例提出的临近空间太阳能蓄热装置是通过将太阳能转换成热能，以此加热临近空间飞行器的吊舱保温箱并储存热能，保 证没有太阳光的夜晚，吊舱保温箱内的仪器依然能够正常运作，而且节省了整个系统的电源消耗。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等，这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。