CN106440409B - 可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法 - Google Patents

可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法，包括：安装架，设置在安装架上方的多个反射镜单元，所述多个反射镜单元形成菲涅尔反射镜；支架，安装于安装架的中部，所述支架的上方活动地安装有一热量接收器，该热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带延伸；滑动配合组件，设置于支架与热量接收器之间并且用于供热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线上做往复运动；驱动机构，为热量接收器做所述直线往复运动提供驱动力。本发明用以解决常规太阳能接收器出现季节周期性末端损失的问题，保证对菲涅尔反射镜所聚集的太阳能可以被更充分地收集。

Description

可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法
技术领域
本发明涉及太阳能聚光集热专用设备领域，尤其涉及一种可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法。
背景技术
太阳能集热系统是太阳能热量利用的基础部件，在槽式、菲涅尔、复合抛物面等太阳能集热利用的过程中，光斑在接收器上一般是呈现线状的光斑带，因此称之为太阳能线性接收器。由于太阳能集热器的使用地理位置并非都处在低纬度的赤道附近，在北回归线以北，太阳始终在南方，对于南北向水平放置的线性太阳能集热器，只要太阳光不能垂直入射，将有一部分聚焦后的太阳光斑落在线性吸收器之外，在吸收器上总能存在末端损失，具体情形参考图1所示。
对于固定式的线性太阳能接收器，由于存在末端损失，使得该接收器上的集热量减少了。为此，现有的办法概括起来分为两种：一种是增加线性接收器的长度，另一种是调节线性接收器的倾角。前一种办法虽然增加了接收器的投资，但在一定的季节时段，接收器表面总存在多余的面积不能被光带覆盖，从而增加了对外的散热损失的几率；后一种办法的不足是需要顾及到接收器的重量以及控制调节的机构相对复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何避免常规太阳能接收器出现季节周期性末端损失，以及保证对菲涅尔反射镜所聚集的太阳能可以被更充分地收集。
为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种可移动式的太阳能集热线性接收器及使用方法，本发明的技术方案是这样实施的：
可移动式的太阳能集热线性接收器，包括：
安装架，设置在安装架上方的多个反射镜单元，所述多个反射镜单元形成菲涅尔反射镜；
支架，安装于安装架的中部，所述支架的上方活动地安装有一热量接收器，该热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带延伸；
滑动配合组件，设置于支架与热量接收器之间并且用于供热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线上做往复运动；
驱动机构，为热量接收器做所述直线往复运动提供驱动力。
优选地，该可移动式的太阳能集热线性接收器还包括电控单元，所述电控单元内已设定好该可移动式的太阳能集热线性接收器所在经纬度数据、当前日期数据及时钟数据，该电控单元与驱动机构电性连接。
优选地，所述滑动配合组件为两根燕尾槽滑轨及若干燕尾键滑块，所述两燕尾槽滑轨均安装在支架的顶端，并且该两燕尾槽滑轨均平行于所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线；所述若干燕尾键滑块安装于热量接收器的底端，所述若干燕尾键滑块均与燕尾槽滑轨滑动配合。
优选地，所述驱动机构可以为多个，每个驱动机构包括丝杠螺母、驱动电机及丝杠，所述丝杠螺母安装于燕尾键滑块的侧端，所述驱动电机的壳体固定于支架上，该丝杠安装在驱动电机的动力输出端上，当驱动电机正转/反转时，带动热量接收器做前进/后退移动。
一种可移动式的太阳能集热线性接收器的使用方法，设太阳高度角为α3，太阳方位角为γs，太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角为K，依次包括以下步骤：
S0：将该可移动式的太阳能集热线性接收器装配，该安装架的支承平面与水平面平行，并且该菲涅尔反射镜的光线交汇带呈平行于南北方向延伸；
S1：初始化电控单元；
S2：向电控单元输入该可移动式的太阳能集热线性接收器当前位置的经度数值、纬度数值、日期数值、时间数值；通过电控单元计算出获得当前太阳高度角为αs的数值以及太阳方位角为γs的数值；
S3：电控单元根据公式计算出太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角K的正切值，电控单元根据接收器高度H，菲涅尔反射镜最外侧的反射镜中心轴距接收器平面的水平距离d，根据公式计算出当前要避免末端损失所需的位移量Lend；
S4：电控单元发出指令，让驱动电机驱动热量接收器移动Lend的位移量。
优选地，设节段时间t为刷新操作时间周期，每个时间周期执行一次S1、S2、S3、S4；其中S2中的经度数值、纬度数值为首次输入后供重复使用的数值。
实施本发明的有益效果是：
1、本发明具有以燕尾槽滑轨和燕尾键滑块组成的滑动配合组件，使得热量接收器可以沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线做往返运动，从而可以调整热量接收器的位置，以保证消除末端损失，并更好地利用太阳能；
2、通过电控单元对驱动电机进行控制，在单位时间周期t内进行刷新调节，使得热量接收器的到位更精准；
3、利用已掌握的地理信息和几何公式作为电控单元的约束条件，具有科学性和合理性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有太阳能热量接收器的末端损失原理示意图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明的主视图；
图4为本发明的侧视图；
图5为本发明的局部视图；
图6为本发明的几何分析图；
图7为本发明的应用个案太阳高度角的统计图；
图8为本发明的应用个案调整位移量统计图。
其中，10、安装架；11、反射镜单元；20、支架；21、热量接收器；22、燕尾槽滑轨；23、燕尾键滑块；30、丝杠螺母；31、电机；32、丝杠。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
可移动式的太阳能集热线性接收器，包括：安装架10、支架20、热量接收器21、滑动配合组件、驱动机构。
如图2所示，所述安装架上方设置有多个反射镜单元11，所述多个反射镜单元11形成菲涅尔反射镜。所述支架20安装于安装架10的中部，所述支架20的上方活动地安装有一热量接收器21，该热量接收器21沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带延伸；所述滑动配合组件设置于支架20与热量接收器21之间并且用于供热量接收器21沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线上做往复运动。该驱动机构为热量接收器做所述直线往复运动提供驱动力。
为了对使本发明实现控制自动化，作为一种优选的方案，该可移动式的太阳能集热线性接收器还包括电控单元，所述电控单元内已设定好该可移动式的太阳能集热线性接收器所在经纬度数据、当前日期数据及时钟数据，该电控单元与驱动机构电性连接。
如图5所示，作为一种优选的方案，所述滑动配合组件为两根燕尾槽滑轨22及若干燕尾键滑块23，所述两燕尾槽滑轨22均安装在支架20的顶端，并且该两燕尾槽滑轨22均平行于所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线；所述若干燕尾键滑块23安装于热量接收器21的底端，所述若干燕尾键滑块23均与燕尾槽滑轨22滑动配合。
如图5所示，作为一种优选的方案，所述驱动机构可以为多个，每个驱动机构包括丝杠螺母30、驱动电机31及丝杠32，所述丝杠螺母30安装于燕尾键滑块23的侧端，所述驱动电机31的壳体固定于支架20上，该丝杠32安装在驱动电机31的动力输出端上，当驱动电机31正转/反转时，带动热量接收器21做前进/后退移动。
以上述方案的最优实施例作为实施对象，如图6所示，应用一种可移动式的太阳能集热线性接收器的使用方法，设太阳高度角为αs，太阳方位角为γs，太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角为K，依次包括以下步骤：
S0：将该可移动式的太阳能集热线性接收器装配，该安装架10的支承平面与水平面平行，并且该菲涅尔反射镜的光线交汇带呈平行于南北方向延伸；
S1：初始化电控单元；
S2：向电控单元输入该可移动式的太阳能集热线性接收器当前位置的经度数值、纬度数值、日期数值、时间数值；通过电控单元计算出获得当前太阳高度角为αs的数值以及太阳方位角为γs的数值；
S3：电控单元根据公式计算出太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角K的正切值，电控单元根据接收器高度H，菲涅尔反射镜最外侧的反射镜中心轴距接收器平面的水平距离d，根据公式计算出当前要避免末端损失所需的位移量Lend；
S4：电控单元发出指令，让驱动电机驱动热量接收器移动Lend的位移量。
由于整个白天的末端损失会因时间变化而变化，因此，作为一种优选的方案，设节段时间t为刷新操作时间周期，每个时间周期执行一次S1、S2、S3、S4；其中S2中的经度数值、纬度数值为首次输入后供重复使用的数值。
特别地，以在上海某处，该处经度131.42、纬度31.31为例，一年中逐月的太阳高度角的变化如图7所示，对于一套菲涅尔镜场，若接收器面到垂直底部的反射镜面距离为6米，而距镜场中最外侧的菲涅尔反射镜单元的轴心距离为8米，则接收器平面逐月相对于对称中心移动距离如图8所示。
指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.可移动式的太阳能集热线性接收器，其特征在于，包括：
安装架，设置在安装架上方的多个反射镜单元，所述多个反射镜单元形成菲涅尔反射镜；
支架，安装于安装架的中部，所述支架的上方活动地安装有一热量接收器，该热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带延伸；
滑动配合组件，设置于支架与热量接收器之间并且用于供热量接收器沿所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线上做往复运动；该所述滑动配合组件为两根燕尾槽滑轨及若干燕尾键滑块，所述两燕尾槽滑轨均安装在支架的顶端，并且该两燕尾槽滑轨均平行于所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线；所述若干燕尾键滑块安装于热量接收器的底端，所述若干燕尾键滑块均与燕尾槽滑轨滑动配合；包括两根燕尾槽滑轨及若干燕尾键滑块，所述两燕尾槽滑轨均安装在支架的顶端，并且该两燕尾槽滑轨均平行于所述菲涅尔反射镜的光线交汇带所在直线；所述若干燕尾键滑块安装于热量接收器的底端，所述若干燕尾键滑块均与燕尾槽滑轨滑动配合；
驱动机构，为热量接收器做所述直线往复运动提供驱动力。
2.如权利要求1所述的可移动式的太阳能集热线性接收器，其特征在于：该可移动式的太阳能集热线性接收器还包括电控单元，所述电控单元内已设定好该可移动式的太阳能集热线性接收器所在经纬度数据、当前日期数据及时钟数据，该电控单元与驱动机构电性连接。
3.如权利要求1所述的可移动式的太阳能集热线性接收器，其特征在于：所述驱动机构可以为多个，每个驱动机构包括丝杠螺母、驱动电机及丝杠，所述丝杠螺母安装于燕尾键滑块的侧端，所述驱动电机的壳体固定于支架上，该丝杠安装在驱动电机的动力输出端上，当驱动电机正转/反转时，带动热量接收器做前进/后退移动。
4.可移动式的太阳能集热线性接收器的使用方法，应用在包括权利要求1、2或3所述的可移动式的太阳能集热线性接收器中，设太阳高度角为αs，太阳方位角为γs，太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角为K，其特征在于，依次包括以下步骤：
S0：将该可移动式的太阳能集热线性接收器装配，该安装架的支承平面与水平面平行，并且该菲涅尔反射镜的光线交汇带呈平行于南北方向延伸；
S1：初始化电控单元；
S2：向电控单元输入该可移动式的太阳能集热线性接收器当前位置的经度数值、纬度数值、日期数值、时间数值；通过电控单元计算出获得当前太阳高度角为αs的数值以及太阳方位角为γs的数值；
S3：电控单元根据公式计算出太阳入射光线与菲涅尔反射镜旋转轴的夹角K的正切值，电控单元根据接收器高度H，菲涅尔反射镜最外侧的反射镜中心轴距接收器平面的水平距离d，按照公式计算出当前要避免末端损失所需的位移量Lend；
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