CN101451771A - 板架膜抛物槽太阳能集热器 - Google Patents

板架膜抛物槽太阳能集热器 Download PDF

Info

Publication number
CN101451771A
CN101451771A CNA200810184123XA CN200810184123A CN101451771A CN 101451771 A CN101451771 A CN 101451771A CN A200810184123X A CNA200810184123X A CN A200810184123XA CN 200810184123 A CN200810184123 A CN 200810184123A CN 101451771 A CN101451771 A CN 101451771A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
parabola groove
collector
grillage
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200810184123XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101451771B (zh
Inventor
谢二庆
徐显波
宋曦
宋杰
侯晨光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University
Original Assignee
Lanzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University filed Critical Lanzhou University
Priority to CN200810184123XA priority Critical patent/CN101451771B/zh
Publication of CN101451771A publication Critical patent/CN101451771A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101451771B publication Critical patent/CN101451771B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

本发明的目的使提供一种本板架膜抛物槽太阳能集热器，包括抛物槽反光膜和集热管，其中抛物槽反光膜由抛物槽支架支撑固定，抛物槽支架活动安装在底座上，并能灵活地在底座上转动；集热管安装在抛物槽支架的焦点位置；所述抛物面支架及抛物面反光膜截面的坐标曲线方程为F(x)＝x2/99。本发明采用板架结合的方式制备而成，其结构简单，制作方便易行，成本低，热效率高，在实际应用时，可根据需要制备成各种规格和不同用途的太阳能供热系统，来代替常规燃煤锅炉发电、空调、洗澡、食品加工、纺织工业、以及其它热利用。

Description

板架膜抛物槽太阳能集热器
技术领域
本发明属于太阳能应用技术领域，涉及一种太阳能集热器，尤其涉及一种板架膜抛物槽太阳能加热器。
背景技术
太阳能作为一种清洁环保、永不衰竭的新能源，在工农业生产以及人民日常生活中得到广泛的应用。太阳能加热技术是太阳能应用最为广泛的技术之一。目前利用最多的太阳能加热器是真空玻璃圆管式加热器，其缺点是固定安放，方向不可调，因此，在一年中只有很短的时间，其玻璃圆管的轴线才能与阳光垂直，即使在这一时刻，由于玻璃圆管表面的曲面性质，导致射入的阳光与玻璃圆管表面上的各个点形成了不同的入射角，很大部分的阳光被反射而损失，所以，其阳光收集与能量转换率更不理想。
中国专利01268860.6提供了一种自动追踪式抛物镜聚焦太阳能加热器，由底座、抛物反射镜和集热器组成，在底座上装有由追踪电机、电路板、T形梁，驱动蜗轮、追踪传感器等组成的自动追踪太阳系统，且集热器采用了圆柱形或球形结构，其轴线和抛物镜面的焦线重合，能把阳光聚焦成为一条线段，使射入的阳光在任何时刻都能经抛物竟面反射后垂直照射到集热器的表面，极大地提高了阳光的能量收集与转换效率。但是由于该动追踪式抛物镜槽集热器的抛物反射镜面加工技术要求高，工艺复杂，只能适用于家用的小型太阳能加热器，而且其制备成本高，不能在实际生产和生活中得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、制造容易、成本低、吸热效率高的板架膜抛物槽太阳能集热器。
本发明的板架膜抛物槽太阳能集热器，包括抛物槽反光膜和集热管；其中抛物槽反光膜由抛物槽支架支撑固定；集热管安装在抛物槽支架的焦点位置；所述抛物槽支架及抛物槽反光膜截面的坐标曲线方程为：F(x)＝x2/99。
所述抛物槽支架通过集热管由底座支撑，并能灵活地转动。
所述集热管焊接在底座上，使抛物槽支架在转动时集热管保持稳固不动。
本发明的抛物槽反光膜是由PVC板基材、铝膜及氟碳涂层复合而成的复合反光膜。其制备方法是：先用固体胶将基材与铝膜粘合在一起，再采用静电喷涂技术将氟碳涂料喷涂于铝膜上，使铝膜表面生长一层1um～2um厚的氟碳涂层。
抛物槽反光膜的跨度设计在110～130cm的范围，高度在30～42cm的范围为宜。
本发明的集热管可采用经下述工艺处理的金属吸热管：将金属管经清洗、去油、干燥处理后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后通过超声雾化沉积工艺，在金属管表面喷涂一层SnO2涂层。
超声雾化沉积工艺为：在雾化反应设备中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液，在振荡频率为890～1013Hz的超声波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCl4分子组成的雾化蒸汽；再向雾化反应室中通入氧气，携带雾化的SnCl4、H2O蒸汽至加热到300～400℃的金属吸热管表面上，并在金属吸热管表面受热氧化，生成SnO2，沉积在吸热管的表面。
金属吸热管的直径设计在1.8～2.6cm的范围内为宜。
本发明的板架膜抛物槽太阳能集热器，还可和能跟踪装置配合使用，以提高其吸热效率。
本发明的板架膜抛物槽太阳能集热器，可通过串联的方式形成太阳能集热系统，用于锅炉发电、空调、洗浴、食品加工、纺织工业以及其它供热系统利用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，制作方便。本发明采用板架结合的方式制备而成，抛物槽支架由方形钢管精确弯成抛物曲线，再用氩弧焊焊接制成；反射膜以PVC塑料板为基材，质量轻，易成型；整个太阳能反射膜由抛物槽支架和固定在其上的PVC反光膜组成，其结构简单，制作方便易行。
2、成本低，热效率高。本发明槽式抛物面太阳能加热器，每平方米造价低于100元人民币，每100平方米的集热系统可以每天产生10吨的热水(85度)或者5吨的开水，也可以产生300度以下的蒸汽，热效率达到50％，功率达50千瓦。在实际应用时，可根据需要制备成各种规格和不同用途的太阳能供热系统，来代替常规燃煤锅炉发电、空调、洗澡、食品加工、纺织工业、以及其它热利用。
3、坚固耐用，使用寿命长：抛物面支架采用钢管焊接而成，反射膜采用由PVC板基材、铝膜及氟碳涂层复合而成，复合反光膜表面的氟碳涂层化学稳定性好，能够抗光催化剂的氧化还原作用，附着力牢固，不致于短期粉化、脱落；吸热管采用不锈钢管制备而成。据测试，本发明反光膜的使用寿命在10～12年；这种结构的抛物面基体反射率高，坚固耐用，使用寿命可达到10年之久。
4、质量小，维修、更换方便：由于采用板架组合结构，在其中任一部件出现损伤或毁坏时，可方便地更换。
附图说明
图1为本发明抛物槽支架的结构示意图
图2为本发明抛物槽支架太阳能集热器的结构示意图
图3为本发明抛物槽反光膜的截面坐标曲线方程。
具体实施方式
一种板架膜抛物槽太阳能集热器，包括底座4、抛物槽支架3、抛物槽反光膜1和集热管2。集热管2贯穿在抛物槽支架内距抛物面反光膜高度24cm～25cm中心位置(即抛物槽的焦点位置)，其两端焊接在底座4上。抛物槽支架3通过集热管2支撑着，而且抛物槽支架3可绕集热管2转动，而集热管保持稳固不动。抛物槽反光膜1由抛物槽支架3支撑固定。参照图1、2。
其具体制作方法如下：
1、槽式抛物面支架的制作：将20×20mm的方形钢管精确弯成抛物曲线，用氩弧焊焊接制成槽式抛物面支架。抛物曲线的坐标曲线方程为(见图2)：
F(x)＝x2/99
抛物面支架的各参数值的设计：
抛物面支架的的总高度h＝36.4cm；
抛物面支架的跨度d＝120cm；
抛物面支架的长度S＝590cm；
2、抛物面反光膜层的制作：裁剪裁3000×1500mm、厚度为3mm的PVC塑料板作为基材，用固体胶在PVC塑料板基材上粘合一层厚度为200～300um的铝膜，再采用静电喷涂技术将FEVE氟碳涂料喷涂于铝膜上，使铝膜表面生长一层1um～2um厚的氟碳涂层。
3、吸热金属管的制作：将600cm长，￠20mm的不锈钢管(20110cr17mn6ni5型号)经清洗、去油、干燥处理后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色(厚度为937～1000nm)的氧化吸热层，然后置于雾化反应设备中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液，在振荡频率为890～1013Hz的超声波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCl4分子组成的雾化蒸汽；再向雾化杯中通入氧气，携带雾化的SnCl4、H2O蒸汽至加热到300～400℃的金属吸热管表面上，并在金属吸热管表面受热氧化，生成SnO2，沉积在吸热管的表面，使金属管表面喷涂一层后厚度为100～200nm的SnO2薄膜。
4、太阳能集热器的制作：将上述制作的PVC塑料板反光膜1搭接并固定在抛物面支架3上，形成槽式抛物面反射膜；再将金属吸热管2通过抛物槽支架3内的圆孔贯穿安装在距抛物面顶部24cm～25cm的高度(即抛物槽的焦点位置)，然后将金属吸热管2的两端焊接在底座4上。
5、成本计算：受光面积100平方米，铁架材料3000元，加工及安装费用2000元，塑料板材1500元，反光膜900元，表面处理200元，吸热管1000元，控制跟踪系统造价500元，总计9100元，每平米91元，而美国和德国的抛物槽集热器造价为每平方米300欧元，具有很大的经济效益。
6、吸热效率分析：100平方米的集热系统每天平均可产生85度以上的热水10吨(夏天产生的热水要远远超过10吨，而冬天则低于3吨)，每年按260个晴天计算，就能生产2600吨的热水，节约能源按电力加热1吨热水需要花费16元计为41600元；按燃气加热1吨热水需要花费12元计为31200元。

Claims (7)

1、一种板架膜抛物槽太阳能集热器，包括抛物槽反光膜(1)和集热管(2)；其特征在于：所述抛物槽反光膜(1)由抛物槽支架(3)支撑固定；所述集热管(2)安装在抛物槽支架的焦点位置；所述抛物槽支架(3)及抛物槽反光膜截面的坐标曲线方程为：F(x)＝x2/99。
2、如权利要求1所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述抛物槽支架(3)通过集热管(2)由底座(4)支撑。
3、如权利要求1所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述抛物槽反光膜(1)为由PVC板基材、铝膜及氟碳涂层复合而成的复合反光膜。
4、如权利要求3所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述复合反光膜的制作是：先用固体胶将基材与铝膜粘合在一起，再采用静电喷涂技术将氟碳涂料喷涂于铝膜上，使铝膜表面生长一层1um～2um厚的氟碳涂层。
5、如权利要求1所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述集热管(2)为经下述工艺处理的金属吸热管：将金属管经清洗、去油、干燥处理后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后通过超声雾化沉积工艺，在金属管表面喷涂一层SnO2涂层。
6、如权利要求1所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述超声雾化沉积工艺为：在雾化反应设备中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液，在振荡频率为890～1013Hz的超声波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCl4分子组成的雾化蒸汽；再向雾化杯中通入氧气，携带雾化的SnCl4、H2O蒸汽至加热到300～400℃的金属吸热管表面上，并在金属吸热管表面受热氧化，生成SnO2，沉积在吸热管的表面。
7、如权利要求1所述板架膜抛物槽太阳能集热器，其特征在于：所述金属吸热管的直径在1.8～2.6cm。
CN200810184123XA 2008-12-08 2008-12-08 板架膜抛物槽太阳能集热器 Expired - Fee Related CN101451771B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810184123XA CN101451771B (zh) 2008-12-08 2008-12-08 板架膜抛物槽太阳能集热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810184123XA CN101451771B (zh) 2008-12-08 2008-12-08 板架膜抛物槽太阳能集热器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101451771A true CN101451771A (zh) 2009-06-10
CN101451771B CN101451771B (zh) 2010-07-28

Family

ID=40734150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200810184123XA Expired - Fee Related CN101451771B (zh) 2008-12-08 2008-12-08 板架膜抛物槽太阳能集热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101451771B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102597652A (zh) * 2009-10-07 2012-07-18 梅尔文·L·普鲁伊特 高杠杆率槽式太阳能收集器
CN103697609A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 西门子聚集太阳能有限公司 玻璃管、吸热管和抛物槽收集器
CN104534694A (zh) * 2015-01-13 2015-04-22 南京工业大学 防冻抗冻型槽式太阳能聚光集热器系统
CN107429946A (zh) * 2015-01-23 2017-12-01 德国航空太空中心 抛物槽集热器模块、抛物槽集热器模块单元以及太阳能热发电站
CN109131881A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 鲍灵杰 一种无人配送飞行器

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102597652A (zh) * 2009-10-07 2012-07-18 梅尔文·L·普鲁伊特 高杠杆率槽式太阳能收集器
CN103697609A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 西门子聚集太阳能有限公司 玻璃管、吸热管和抛物槽收集器
CN103697609B (zh) * 2012-09-27 2019-08-27 西门子聚集太阳能有限公司 玻璃管、吸热管和抛物槽收集器
CN104534694A (zh) * 2015-01-13 2015-04-22 南京工业大学 防冻抗冻型槽式太阳能聚光集热器系统
CN107429946A (zh) * 2015-01-23 2017-12-01 德国航空太空中心 抛物槽集热器模块、抛物槽集热器模块单元以及太阳能热发电站
CN107429946B (zh) * 2015-01-23 2019-07-26 德国航空太空中心 抛物槽集热器模块、抛物槽集热器模块单元以及太阳能热发电站
CN109131881A (zh) * 2018-08-21 2019-01-04 鲍灵杰 一种无人配送飞行器

Also Published As

Publication number Publication date
CN101451771B (zh) 2010-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201037705Y (zh) 聚光型太阳能集热器
CN101451771B (zh) 板架膜抛物槽太阳能集热器
CN201059795Y (zh) 中高温聚光型太阳能集热系统
CN200989673Y (zh) 矩阵式太阳能接收器
CN101976972A (zh) 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置
CN101783630A (zh) 一种太阳能发电集热方法及其专用装置
CN201667620U (zh) 一种太阳能发电集热装置
CN102082195A (zh) 自动跟踪双抛物面聚光发电供热系统
CN104406312A (zh) 一种透射-反射线性聚光集热器
CN102013843A (zh) 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置
CN202928124U (zh) 一种吸收器固定式菲涅耳透镜太阳能线聚光装置
CN201652857U (zh) 大型太阳能集热装置
CN102466329A (zh) 太阳能收集装置
CN1811297A (zh) 二级反射聚光集热器
CN202141223U (zh) 线性菲涅尔太阳能集热模块
CN209013496U (zh) 一种全方位跟踪抛物面镜热能吸收装置
CN108981190B (zh) 一种全方位跟踪抛物面镜热能吸收系统
CN101976973A (zh) 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置
CN202158672U (zh) 一种太阳能平板集热器
CN101614388A (zh) 太阳能蒸汽锅炉
CN2937946Y (zh) 抛物面焦线半跟踪太阳能热水器
CN103795326A (zh) 一种可控双状态反光聚光太阳能集热发电装置
CN103808029B (zh) 一种太阳能聚光系统
CN204421395U (zh) 一种透射-反射线性聚光集热器
CN201311112Y (zh) 一种太阳能反射聚焦板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100728

Termination date: 20121208