Tillämpning av avancerad keramik i solvärmesystem
Generering av solvärme är en ren energiteknik som använder kollektorer för att omvandla solstrålning till termisk energi, som sedan används för att generera elektricitet genom en termodynamisk cykel. Befintliga solenergisystem över hela världen kan brett klassificeras i tre kategorier baserat på driftstemperaturen: paraboliska trågsystem, tornsystem och parabolsystem. Vissa avancerade keramiska material kan appliceras på mottagarna i tornets solenergisystem.
1、 Driftsprinciper för paraboliska tråg, skål och torn solvärmesystem
Paraboliskt tråg solvärmesystem
Detta system använder paraboliska trågspeglar för att fokusera solljus på ett mottagarrör och värmer upp arbetsvätskan. Den uppvärmda vätskan genererar ånga genom en värmeväxlare, som sedan driver en ångturbin kopplad till en generator och producerar elektricitet.
Disksystem
Även känt som ett paraboliskt parabolsystem, använder det en parabolisk skålformad spegel för att koncentrera solljus på en mottagare i brännpunkten. Strukturellt liknar den en stor parabolisk radarantenn. På grund av parabolskålens punktfokus kan koncentrationsförhållandet nå flera hundra till flera tusen, vilket möjliggör extremt höga temperaturer. Flera parabolsystem kan kopplas parallellt för att bilda ett litet solkraftverk för att möta elbehovet.
Tower System
Även känt som ett centralt mottagarsystem, det använder en rad stora speglar (heliostater) installerade på marken. Varje heliostat spårar solen på två axlar, exakt reflekterar och koncentrerar solljuset på en mottagare på toppen av ett centralt torn. Den koncentrerade solenergin värmer upp arbetsvätskan i mottagaren och genererar överhettad ånga, som sedan kommer in i elsystemet för att slutföra den termiska energiomvandlingsprocessen.
2、 Keramiska material tillämpliga i solenergisystem
Tornets solvärmesystem är högt ansedd för sitt höga koncentrationsförhållande (200-1000 kW/m²), höga termodynamiska cykeltemperatur, låga värmeförluster, enkla systemstruktur och höga effektivitet. Mottagaren, som är kärnkomponenten i tornets solvärmesystem, måste motstå strålningsintensiteter 200-300 gånger högre än naturligt solljus, med driftstemperaturer som överstiger 1000°C. Därför är dess prestanda avgörande för den stabila driften och effektiviteten hos kraftgenereringssystemet. Traditionella metallmottagare har temperaturbegränsningar, vilket gör keramiska mottagarmaterial till ett nytt forskningsfokus.
På grund av den ojämna och instabila solflödestätheten ställs följande krav på keramiska mottagarmaterial:
（1）Oxidationsbeständighet vid hög temperatur
Materialet bör inte genomgå oxidativ skada i långvariga högtemperaturarbetsmiljöer.
（2）Goda mekaniska egenskaper vid hög temperatur och motståndskraft mot termisk stöt
För att förhindra materialskador från termiska hotspots.
（3）Hög absorptionshastighet för solstrålning
För att säkerställa att materialet helt kan absorbera solenergi.
（4）Tredimensionell eller tvådimensionell sammankopplad struktur
Säkerställer hög permeabilitet, lågt luftflödesmotstånd och enhetlig, stabil luftflödesfördelning.
（5）Hög specifik yta
Tillhandahåller en stor värmeväxlingsyta för att säkerställa tillräcklig värmeväxling med luften.
Följande keramiska material kan användas som mottagarmaterial:
Dessa tål temperaturer över 1000°C, har hög mekanisk hållfasthet och kemisk stabilitet, och är resistenta mot syror och alkalier, med god värmeledningsförmåga, isoleringshållfasthet, resistivitet och slitstyrka. Emellertid inkluderar deras nackdelar låg värmeledningsförmåga och solstrålningsabsorptionshastighet, vilket kräver en ytbeläggning för att öka solstrålningsabsorptionen. Vid användning i hög temperatur kan substratet och beläggningen spricka, och dålig stöttålighet begränsar praktisk användning.
（2） Cordierite Keramik
Dessa har låga värmeutvidgningskoefficienter, god värmechockbeständighet och stora specifika ytareor. Men på grund av låg hållfasthet kan material som mullit ochzirkoniumoxidtillsätts ofta för att förbättra styrkan. Tycka omaluminiumoxid keramik, kordieritkeramik är endast lämplig för medeltemperaturapplikationer.
Dessa uppvisar hög hållfasthet, stor specifik yta, korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet, god värmeisolering, värmechockbeständighet och hög temperaturbeständighet. Jämfört med aluminiumoxid- och kordieritkeramik har kiselkarbidkeramik bättre prestanda vid hög temperatur. Forskning tyder på att mottagare av sintrad kiselkarbid kan uppnå luftutloppstemperaturer upp till 1200°C utan materialskador.
Avancerad keramik har ännu inte fått stor spridning på solenergimarknaden på grund av tekniska kostnader. Men med tekniska framsteg, produktuppdateringar och förbättrad produktionseffektivitet kommer keramiska produkter som effektivt och effektivt matchar solvärmesystem att introduceras i stor utsträckning på marknaden.
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. är en ansedd och pålitlig leverantör specialiserad på tillverkning och försäljning av tekniska keramiska delar. Vi tillhandahåller skräddarsydd produktion och högprecisionsbearbetning för en bred serie av högpresterande keramiska material inklusive aluminiumoxid keramik, zirconia keramik, kiselnitrid, kiselkarbid, bornitrid, aluminiumnitrid och bearbetbar glaskeramik. För närvarande kan våra keramiska delar hittas i många industrier som mekanisk, kemisk, medicinsk, halvledare, fordon, elektronik, metallurgi etc. Vårt uppdrag är att tillhandahålla keramiska delar av bästa kvalitet för globala användare och det är ett stort nöje att se vår keramik delar fungerar effektivt i kundernas specifika applikationer. Vi kan samarbeta om både prototyp och massproduktion, välkommen att kontakta oss om du har önskemål.
