CN106016779A - 一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构 - Google Patents

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Abstract

一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，包括吸热器框架和二次反射镜，集热管通过集热管吊支结构悬吊在吸热器框架上，集热管吊支结构提供集热管的膨胀变形空间，二次反射镜为对称结构，两侧为复合抛物面面形，中央位置有Π形突起，边缘弯折，通过Π形突起及边缘与吸热器框架相连，中间固定位置保持二次反射镜与吸热器框架的相对固定，其余连接位置提供二次反射镜受热膨胀变形空间；本发明能够容纳集热管和二次反射镜的合理变形，金属材质二次反射镜中间通过模具压制产生Π形突起，对二次反射镜沿长度方向的强度加强，通过Π形突起位置对二次反射镜进行固定后，能够较好地控制二次反射镜的面形，同时提出类似的结构固定玻璃材质二次反射镜。

Description

一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构
技术领域
本发明属于太阳能光热发电技术领域，特别涉及一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构。
背景技术
太阳能热发电技术是通过聚光器将太阳能聚集起来转化为热能，然后产生高温高压蒸汽驱动汽轮机发电。
线性菲涅尔式太阳能聚光热发电技术是目前太阳能热发电的一种常见的形式，通过多面线性反射镜构成的一次镜场将太阳光会聚成线状光斑，然后利用接收器，通过导热流体将光照产生的高温吸收并传递到换热器。在换热器中导热流体的热量被用于加热水生成水蒸气，进而利用水蒸气驱动汽轮机做功发电。
在整个线性菲涅尔集热系统中，吸热器负责吸收一次镜场反射的太阳辐射，将集热介质加热到高温，是很关键的组件。吸热器的能量吸收效率直接关系到最终光能到电能的转化效率。由于太阳能热发电技术中对于聚光比的要求以及接收器宽度有限，线性菲涅耳技术中，采用较窄的反射镜阵列并且对反射镜做弯曲处理降低反射镜照射到吸热器上的光斑宽度，同时安装二次反射镜，用于对照射到吸热器入口的辐射二次聚焦，提高聚光比将集热介质加热到更高的温度。
吸热器中二次反射镜可以采用不同的反射材料，包括镜面不锈钢在内的金属材料以及玻璃镜等，实际运行中，由于照射到二次反射镜上的辐射密度高，高达20kW/m2，二次反射镜吸收的热量比例虽然小，但也足以使自身的温度升高，并产生膨胀。如安装结构上未留出足够膨胀空间，会影响二次反射镜的面形精度，降低二次聚光效率，严重的可能会造成二次反射镜的损坏。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，可减少线性菲涅耳吸热器二次反射镜受热后膨胀带来的不利影响，提高吸热器的稳定性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，包括吸热器框架1和二次反射镜4，集热管2通过集热管吊支结构悬吊在吸热器框架1上，集热管吊支结构提供集热管2的膨胀变形空间，二次反射镜4为对称结构，两侧为复合抛物面面形，中央位置有Π形突起41，边缘42弯折，通过Π形突起41及边缘42与吸热器框架1相连，中间固定位置保持二次反射镜4与吸热器框架1的相对固定，其余连接位置提供二次反射镜4受热膨胀变形空间。
所述集热管吊支结构包括集热管吊杆31，集热管吊杆31上端装有滑轮32，可以在吸热器框架1上的滑轨33上滑动，提供集热管2温度升高后的膨胀变形空间。
所述Π形突起41是指截面为方形的结构，其下口开放，两个侧边的下端分别与两侧的复合抛物面面形的上端连接，Π形突起41上开有用于与吸热器框架1固定的长条形状的Π形突起固定孔423，Π形突起固定孔423处的连接提供二次反射镜4受热膨胀变形空间。
所述边缘42弯折成水平边，其上开有圆形的中央固定孔421以及长条孔形状的两侧固定孔422，中央固定孔421内穿过螺栓使得二次反射镜4与吸热器框架1相对固定，两侧固定孔422内穿过螺栓将二次反射镜4固定到吸热器框架1的同时提供二次反射镜受热膨胀变形空间。
所述Π形突起固定孔423处提供的二次反射镜4受热膨胀变形空间包括垂直于二次反射镜4开口上下的空间，通过二次反射镜吊杆5上的限位机构留出，二次反射镜在长度方向的热膨胀变形空间通过长度方向的长条孔形状的边缘两侧固定孔422留出。
所述垂直于二次反射镜4开口上下的空间通过弹簧机构对二次反射镜4进行压紧避免二次反射镜4不必要的上下变形。
所述二次反射镜吊杆5顶部与吸热器框架1相连接，底部有长方形末端挡板51，挂住Π形突起41并提供Π形突起固定孔423的滑动空间，容纳二次反射镜4受热膨胀在长度方向的变形，二次反射镜固定弹簧52对Π形突起41施加弹性作用力，减少二次反射镜4的晃动，二次反射镜吊杆限位螺母53提供对二次反射镜固定弹簧52的支撑。
所述长方形末端挡板51与二次反射镜吊杆限位螺母53之间留有空隙，容纳Π形突起41的膨胀移动。
所述二次反射镜4将两片形状一样的玻璃二次反射镜44对称安装到Π形连接件61和L形连接件62的卡槽内构成，Π形连接件61采用与Π形突起41一样的固定方式固定到吸热器框架1上，L形连接件62采用与边缘42一样的固定方式固定到吸热器框架11上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：二次反射镜可以采用金属材质通过模具压制而成，由于面形精度对二次聚光效果影响较大，对二次反射镜的固定安装需要保证二次反射镜的面形精度。本发明中，二次反射镜中间通过模具压制产生Π形突起，对二次反射镜沿长度方向的强度加强，通过中央的Π形位置对二次反射镜进行固定后，能够较好的控制二次反射镜的面形。如二次反射镜采用更易碎的玻璃材质反射镜，玻璃反射镜做成关于中间对称的左右两片，通过卡槽安装到Π形及L形连接结构件的卡槽内与连接件形成二次反射镜整体，反射镜长度方向的膨胀在卡槽内发生，在垂直于二次反射镜开口方向的热膨胀变形吸纳在Π形连接件固定框架内的活动空间内。该结构可以容纳二次反射镜的变形，避免破损。
附图说明
图1为本发明所述二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构的示意图。
图2为本发明所述吸热器结构内二次反射镜的结构示意图。
图3为本发明所述吸热器结构内二次反射镜Π形突起固定结构的剖面示意图。
图4为本发明所述吸热器结构内玻璃二次反射镜固定结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
图1为本发明二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，包括吸热器框架1、集热管2、集热管吊杆31、二次反射镜4及二次反射镜吊杆5等，集热管2通过集热管吊杆31悬吊在吸热器框架1上，二次反射镜4为对称结构，两侧为复合抛物面面形，中央位置有Π形突起41，二次的边缘42折弯，通过中央Π形突起41及边缘42折弯处与吸热器框架1相连，中间固定位置保持二次反射镜4与吸热器框架1的相对固定，其余连接位置提供二次反射镜4受热膨胀变形空间。
集热管吊杆31上端装有滑轮32，可以在吸热器框架1上的滑轨33上滑动，提供集热管2温度升高后的膨胀变形空间。
图2为本发明吸热器结构内二次反射镜4的结构示意图。中央位置有Π形突起41，Π形突起41是指截面为方形的结构，其下口开放，两个侧边的下端分别与两侧的复合抛物面面形的上端连接，Π形突起41上开有用于与吸热器框架1固定的长条形状的Π形突起固定孔423，Π形突起固定孔423处的连接提供二次反射镜4受热膨胀变形空间。两侧的边缘42折弯成水平边，开有圆形的中央固定孔421以及长条孔形状的两侧固定孔422。中央固定孔421内穿过螺栓使得二次反射镜4与吸热器框架1相对固定，两侧固定孔422内穿过螺栓将二次反射镜4固定到吸热器框架1的同时提供二次反射镜受热膨胀变形空间。
对于金属材质二次反射镜，Π形突起41通过模具压制产生，在固定二次反射镜2的同时，自身的折弯结构提供了比较好的强度，对保持二次反射镜4的面形精度也有较大帮助。
Π形突起固定孔423处提供的二次反射镜4受热膨胀变形空间包括垂直于二次反射镜4开口上下的空间，通过二次反射镜吊杆5上的限位机构留出，该空间通过弹簧机构对二次反射镜4进行压紧避免二次反射镜4不必要的上下变形。二次反射镜在长度方向的热膨胀变形空间通过长度方向的长条孔形状的边缘两侧固定孔422留出。
图3为本发明吸热器结构内Π形突起41固定结构的剖面示意图。具体地，二次反射镜吊杆5顶部与吸热器框架1相连接，底部有长方形末端挡板51，挂住Π形突起41并提供Π形突起固定孔423的滑动空间，容纳二次反射镜2受热膨胀在长度方向的变形，二次反射镜固定弹簧52对Π形突起41施加弹性作用力，减少二次反射镜4的晃动，二次反射镜吊杆限位螺母53提供对二次反射镜固定弹簧52的支撑。
二次反射镜4的温度升高时，由于其自身的对称结构，Π形突起41将向上移动。长方形末端挡板51与二次反射镜限位螺母53之间留有空隙，容纳Π形突起41的膨胀移动。
图4为本发明吸热器结构内玻璃二次反射镜44固定结构示意图。由于二次反射镜4采用玻璃材质，折弯成形比较困难，难以形成Π形突起41，因此分成对称的两片玻璃二次反射镜44，固定在Π形连接件61和L形连接件62提供的卡槽内。Π形连接件61采用与Π形突起41一样的固定方式固定到吸热器框架1上。L形连接件62采用与二次反射镜边缘42一样的固定方式固定到吸热器框架1上。

Claims (9)

1.一种二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，包括吸热器框架(1)和二次反射镜(4)，集热管(2)通过集热管吊支结构悬吊在吸热器框架(1)上，集热管吊支结构提供集热管(2)的膨胀变形空间，其特征在于，二次反射镜(4)为对称结构，两侧为复合抛物面面形，中央位置有Π形突起(41)，边缘(42)弯折，通过Π形突起(41)及边缘(42)与吸热器框架(1)相连，中间固定位置保持二次反射镜(4)与吸热器框架(1)的相对固定，其余连接位置提供二次反射镜(4)受热膨胀变形空间。
2.根据权利要求1所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述集热管吊支结构包括集热管吊杆(31)，集热管吊杆(31)上端装有滑轮(32)，可以在吸热器框架(1)上的滑轨(33)上滑动，提供集热管(2)温度升高后的膨胀变形空间。
3.根据权利要求1所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述Π形突起(41)是指截面为方形的结构，其下口开放，两个侧边的下端分别与两侧的复合抛物面面形的上端连接，Π形突起(41)上开有用于与吸热器框架(1)固定的长条形状的Π形突起固定孔(423)，Π形突起固定孔(423)处的连接提供二次反射镜(4)受热膨胀变形空间。
4.根据权利要求3所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述边缘(42)弯折成水平边，其上开有圆形的中央固定孔(421)以及长条孔形状的两侧固定孔(422)，中央固定孔(421)内穿过螺栓使得二次反射镜(4)与吸热器框架(1)相对固定，两侧固定孔(422)内穿过螺栓将二次反射镜(4)固定到吸热器框架(1)的同时提供二次反射镜受热膨胀变形空间。
5.根据权利要求4所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述Π形突起固定孔(423)处提供的二次反射镜(4)受热膨胀变形空间包括垂直于二次反射镜(4)开口上下的空间，通过二次反射镜吊杆(5)上的限位机构留出，二次反射镜在长度方向的热膨胀变形空间通过长度方向的长条孔形状的边缘两侧固定孔(422)留出。
6.根据权利要求5所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述垂直于二次反射镜(4)开口上下的空间通过弹簧机构对二次反射镜(4)进行压紧避免二次反射镜(4)不必要的上下变形。
7.根据权利要求5所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述二次反射镜吊杆(5)顶部与吸热器框架(1)相连接，底部有长方形末端挡板(51)，挂住Π形突起(41)并提供Π形突起固定孔(423)的滑动空间，容纳二次反射镜(4)受热膨胀在长度方向的变形，二次反射镜固定弹簧(52)对Π形突起(41)施加弹性作用力，减少二次反射镜(4)的晃动，二次反射镜吊杆限位螺母(53)提供对二次反射镜固定弹簧(52)的支撑。
8.根据权利要求7所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述长方形末端挡板(51)与二次反射镜吊杆限位螺母(53)之间留有空隙，容纳Π形突起(41)的膨胀移动。
9.根据权利要求7所述的二次聚光的线性菲涅耳吸热器结构，其特征在于，所述二次反射镜(4)将两片形状一样的玻璃二次反射镜(44)对称安装到Π形连接件(61)和L形连接件(62)的卡槽内构成，Π形连接件(61)采用与Π形突起(41)一样的固定方式固定到吸热器框架(1)上，L形连接件(62)采用与边缘(42)一样的固定方式固定到吸热器框架1(1)上。
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