CN106546013A - 一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置及热利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，包括底座、设置于所述底座上并用于聚光的菲涅尔透镜、用于在所述菲涅尔透镜的焦点位置收集能量的集热管，以及用于根据太阳高度角对所述菲涅尔透镜造成的焦距变化驱动所述集热管相对于所述菲涅尔透镜进行垂直升降的第一驱动机构，以使所述菲涅尔透镜的焦点始终落在所述集热管上。本发明所公开的太阳能聚光装置，通过第一驱动机构对集热管的驱动作用，使得集热管与菲涅尔透镜表面之间的处置距离根据其焦距受太阳高度角的影响而变化，保证菲涅尔透镜的焦点位置始终落在集热管上，进而保证最大化的热吸收率和发电效率。本发明还公开了一种基于菲涅尔透镜的热利用系统，其有益效果如上所述。

Description

一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置及热利用系统
技术领域
本发明涉及光热技术领域，特别涉及一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置。本发明还涉及一种基于菲涅尔透镜的热利用系统。
背景技术
随着新能源技术的发展，越来越多的新能源已得到开发利用，比如太阳能、风能、潮汐能、地热能、海洋能等。其中，以太阳能的应用最广。
太阳能是取之不尽用之不竭的清洁无污染能源，在化石能源日益枯竭的今天，对清洁可持续能源的渴望愈来愈强，人们对太阳能的利用也愈来愈重视。如今，已经有多种设施用于获取太阳能，比如太阳能集热器、热水器和光伏电池等。
传统的设备对太阳能的利用方式一般是直接吸收阳光，比如太阳能电池板等，其发电效率跟采光面积相关，然而其采光面积即为吸光装置的面积，该面积一般固定并且较小，发电效率较低，为了提高对阳光的吸收利用率，目前往往采用菲涅尔透镜对阳光进行聚焦。菲涅尔透镜是一种聚光元件，可将太阳光聚焦在焦点位置，然后再通过设置在其焦点位置的集热装置吸收利用太阳能，如此即可在一定程度上节约成本、提高集热发电效率。
然而，在一天中，太阳东升西落，其太阳高度角从0°逐渐升高至最大值，再逐渐降低到0°。在此过程中，随着太阳高度角的变化，菲涅尔透镜的焦点位置也在不断地变化中，比如太阳高度角较小时，菲涅尔透镜的焦点距离镜面较低，其焦距较小；太阳高度角较大时，菲涅尔透镜的焦点距离镜面较大，其焦距较大。总之，菲涅尔透镜的焦点位置处于不断变化中。然而，现有技术中的集热装置只能固定在某个时段内的焦点位置，其余时段的焦点都不处于集热装置上，造成吸热效率低、发电效率低的后果。
因此，如何使集热装置随时处于菲涅尔透镜的焦点位置，保证最大化的热吸收率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，能够使集热装置随时处于菲涅尔透镜的焦点位置，保证最大化的热吸收率。本发明的另一目的是提供一种基于菲涅尔透镜的热利用系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，包括底座、设置于所述底座上并用于聚光的菲涅尔透镜、用于在所述菲涅尔透镜的焦点位置收集能量的集热管，以及用于根据太阳高度角对所述菲涅尔透镜造成的焦距变化驱动所述集热管相对于所述菲涅尔透镜进行垂直升降的第一驱动机构，以使所述菲涅尔透镜的焦点始终落在所述集热管上。
优选地，所述第一驱动机构包括用于检测太阳高度角的传感器、根据所述传感器的检测值计算所述菲涅尔透镜的焦距的计算器，以及根据所述计算器的计算值驱动所述集热管运动到目标位置的驱动电机。
优选地，所述菲涅尔透镜的周向通过镜框嵌套，所述镜框的左右两侧均连接有托架，各所述托架上均设置有沿所述菲涅尔透镜的垂向方向延伸的导向槽，所述集热管的两端卡接在所述导向槽内，且在所述驱动电机的驱动下沿所述导向槽移动。
优选地，所述托架包括横杆和设置在所述横杆上的若干根纵杆，各所述纵杆的末端与所述镜框相连；各所述纵杆的长度方向垂直于所述菲涅尔透镜的表面，且所述导向槽沿所述纵杆的长度方向设置于其上。
优选地，还包括设置在所述导向槽内与其配合的滑块，所述滑块上设置有用于与所述集热管的端部相配合的安装孔，且所述驱动电机的输出轴与所述滑块相连。
优选地，还包括两端分别与对应的所述滑块相连、位于所述集热管的周向、用于将光线反射并汇聚到所述集热管上的反光弧形板。
优选地，还包括设置于所述底座上、用于根据赤纬角的变化驱动所述菲涅尔透镜进行翻转的第二驱动机构，以使所述菲涅尔透镜的入射面始终与阳光垂直。
优选地，所述第二驱动机构包括设置于所述底座上的升降杆，所述升降杆的一端与所述底座转动连接，另一端与所述菲涅尔透镜的一端相连，所述菲涅尔透镜的另一端与所述底座转动连接，且所述升降杆上设置有根据与赤纬角的变化相对应的入射面朝向而确定的伸缩长度刻度。
本发明还提供一种基于菲涅尔透镜的热利用系统，包括如上述任一项所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，以及与所述集热管的端部连通并用于通过工质转移其所收集热量的导热管、与所述导热管连通并用于通过其热量加热空气的空气干燥器。
优选地，所述空气干燥器的侧壁上开设有进气口和排气口，所述空气干燥器的内部设置有曲折迂回的空气流道，所述空气流道的首端与所述进气口连通，其尾端与所述排气口连通，且所述导热管沿所述空气流道的侧壁延伸分布。
本发明所提供的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，主要包括底座、菲涅尔透镜、集热管和第一驱动机构。其中，菲涅尔透镜设置在底座上，主要用于将阳关聚集到焦点上。集热管也设置在底座上，并且主要用于在菲涅尔透镜的焦点位置处收集太阳能。第一驱动机构为核心部件，其驱动对象为集热管，主要用于驱动集热管相对于菲涅尔透镜的表面进行垂直升降，即使集热管靠近或远离菲涅尔透镜的表面，并且具体的，第一驱动机构根据一天中太阳高度角对菲涅尔透镜造成的焦距变化驱动集热管，以使集热管与菲涅尔透镜之间的垂直距离跟随菲涅尔透镜的焦距变化而变化，即第一驱动机构使得集热管始终处于菲涅尔透镜的焦点位置处。如此，本发明所提供的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，通过第一驱动机构对集热管的驱动作用，使得集热管与菲涅尔透镜表面之间的处置距离根据其焦距受太阳高度角的影响而变化，保证菲涅尔透镜的焦点位置始终落在集热管上，进而保证最大化的热吸收率。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1中所示的托架的具体结构示意图；
图3为图1中所示的集热管与反光弧形板的具体结构示意图；
图4为图1中所示的菲涅尔透镜的焦距随太阳高度角的变化曲线；
图5为本发明所提供的一种具体实施方式中热利用系统的结构示意图；
图6为图5中所示的空气干燥器的具体结构示意图；
图7为图5所示的热利用系统的功能原理图。
其中，图1—图7中：
底座—1，菲涅尔透镜—2，集热管—3，驱动电机—4，镜框—5，托架—6，导向槽—601，横杆—602，纵杆—603，滑块—604，反光弧形板—7，升降杆—8，导热管—9，空气干燥器—10，进气口—101，排气口—102，垂直确认杆—11，高温油箱—12，低温油箱—13，储热箱—14，加热器—15，均匀泵—16。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，太阳能聚光装置主要包括底座1、菲涅尔透镜2、集热管3和第一驱动机构。
其中，底座1为承载部件，主要用于安装和承载其余部件。具体的，为提高底座1的承载能力，可通过若干根横纵交叉的条钢焊接而成，使底座1形成桁架结构，如此可提高底座1的稳定性，避免部件发生晃动，影响精度。
菲涅尔透镜2设置在底座1上，主要用于将阳光聚集到焦点上，但其焦点位置并不固定，而是随太阳高度角的变化而变化，如图4所示，图4为图1中所示的菲涅尔透镜的焦距随太阳高度角的变化曲线。可见，在太阳高度角较低时，菲涅尔透镜2的焦距较低，而随着太阳高度角的增加，菲涅尔透镜2的焦距随之增加，达到峰值后又逐渐减小到零，即菲涅尔透镜2的焦距变化为，从0增加至Smax，之后从Smax减小至0。一般的，该菲涅尔透镜2具体可选用线聚焦的菲涅尔透镜，其材料可为PMMA，即Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯。
集热管3主要用于在菲涅尔透镜2的焦点位置处收集能量，具体的，该集热管3一般可为真空管，其聚热效果较好。
第一驱动机构为本发明的核心部件，主要用于驱动集热管3相对于菲涅尔透镜2的表面进行垂直升降。第一驱动机构驱动集热管3的依据为太阳高度角对菲涅尔透镜2造成的焦距变化，由于菲涅尔透镜2的焦距随着太阳高度角的变化而变化，如此第一驱动机构根据该变化值驱动集热管3相对于菲涅尔透镜2进行垂直升降，从而使菲涅尔透镜2与集热管3之间的处置距离始终等于焦距，即使菲涅尔透镜2的焦点始终落在集热管3上，保证集热管3具有最大化的吸热效率。
关于太阳高度角的计算，其表达式为：
其中，αs为太阳高度角；φ为地理纬度；δ为太阳赤纬；ω为时角。
当太阳正午时，ω＝0，上式可简化为：
当正午太阳在天顶以南，即φ>δ时，
取
当正午太阳在天顶以北，即φ<δ时，
取
当正午太阳正对天顶，即φ＝δ时，取αs＝90°。
在关于第一驱动机构的一种优选实施方式中，该第一驱动机构主要包括传感器、计算器和驱动电机4。其中，传感器用于检测(或计算)太阳高度角，其计算式可通过上述公式完成。计算器与传感器信号连接，主要用于根据传感器的检测值计算菲涅尔透镜2的焦距。显然，传感器的检测值和计算器的计算值均是不断变化的。驱动电机4受计算器的指令控制，驱动集热管3相对于菲涅尔透镜2进行垂直升降运动，使其运动到目标位置。具体的，该驱动电机4可为步进电机等，其控制精度较高，对集热管3的位移控制较精确，能够在一定程度上提高集热管3的能量收集效率。当然，第一驱动机构的具体组成并不仅限于上述结构，其余比如由控制器控制的伸缩油缸带动集热管3移动的方式也同样可行。
进一步的，本实施例在菲涅尔透镜2上设置了镜框5，使得菲涅尔透镜2的周向侧壁能够被镜框5所包裹嵌套，避免磨损，此处优选地，镜框5的宽度可与底座1的宽度相同，以方便镜框5的翻转运动。同时，在镜框5的左右两侧均设置有托架6。如图2所示，图2为图1中所示的托架的具体结构示意图。托架6在镜框5的左右两侧各可设置一个，并且各个托架6上均设置有导向槽601。该导向槽601主要用于使集热管3在其内滑动，并且导向槽601的延伸方向与菲涅尔透镜2的垂向方向平行，即导向槽601的长度方向垂直于菲涅尔透镜2的表面。具体的，集热管3的两端可分别卡接在左右两个托架6上的导向槽601内，在驱动电机4的驱动下，集热管3即可在导向槽601内滑动。由于导向槽601的延伸方向垂直于菲涅尔透镜2的表面，因此，集热管3在导向槽601内的滑动即为相对于菲涅尔透镜2的垂向升降运动。同时，导向槽601的长度需要大于或等于菲涅尔透镜2在太阳正午垂直入射时的焦距长度，比如可与其相等。
进一步的，托架6具体可为包括横杆602和多根设置在其上的纵杆603的结构。具体的，托架6可位于菲涅尔透镜2的两侧下方，横杆602可与菲涅尔透镜2的表面平行设置，并且保持一定距离，而各根纵杆603的末端可与镜框5相连。并且各根纵杆603的长度方向可垂直于菲涅尔透镜2的表面，同时导向槽601可沿纵杆603的长度方向设置。当然，左右两个托架6上的对应纵杆603上的导向槽601的位置也许互相对应，如此才能使集热管3相对于菲涅尔透镜2进行垂直升降运动。
接上述，为方便集热管3在左右两个托架6上的导向槽601中滑动，本实施例在各导向槽601内设置了与其配合滑动的滑块604，并且在滑块604上设置了用于与集热管3的端部相配合的安装孔，同时可将驱动电机4设置在托架6上，并将其输出轴与滑块604相连。如此设置，集热管3的两端即可设置在滑块604上的安装孔中，而驱动电机4即可通过驱动滑块604在导向槽601内的运动方式驱动集热管3相对于菲涅尔透镜2进行垂向升降运动。
为进一步提高对阳光的利用率，本实施例中增设了反光弧形板7。如图3所示，图3为图1中所示的集热管与反光弧形板的具体结构示意图。
具体的，该反光弧形板7的两端分别与左右两个托架6上互相对应的滑块604相连，即固定在左右两个滑块604上，并且反光弧形板7的空间位置位于集热管3的周向方向，主要用于将部分未聚集在焦点上的光线反射并汇聚到集热管3上，从而提高对入射光线的利用率。由于该反光弧形板7的两端固定在滑块604上，而集热管3的两端又设置在滑块604上的安装孔内，因此反光弧形板7与集热管3的相对位置始终是不变的，并不会受到滑块604滑动的影响。具体的，该反光弧形板7可为抛物面形状，如此对光线的反射效率较高。
综上所述，在本发明所提供的一种具体实施方式中，通过第一驱动机构中的驱动电机4驱动滑块604在导向槽601中滑动，从而使设置在滑块604上的集热管3同步移动，进而相对于菲涅尔透镜2进行垂向升降运动。当太阳高度角变化时，菲涅尔透镜2的焦点位置发生变化，即焦距发生变化，而驱动电机4根据菲涅尔透镜2的焦距变化控制滑块604在导向槽601中的滑动距离，使得集热管3始终停止在菲涅尔透镜2的焦点位置，保证了最大化的能量吸收率。
另外，考虑到地日运动造成的太阳光对菲涅尔透镜2的入射光线影响，不仅存在如前所述的每天中太阳高度角的变化，同时还存在一年中赤纬角的变化。赤纬角又称太阳赤纬，是地球绕太阳运行造成的现象，它随时间而变，因为地轴方向不变，所以赤纬角随地球在运行轨道上的不同点具有不同的数值。赤纬角以年为周期，在+23°26′与-23°26′的范围内移动，成为季节的标志。具体的，赤纬角可按照柯伯(Cooper)公式确定，即：
其中，n为一年中的天数，并且菲涅尔透镜2表面与水平面的夹角为：
其中，φ为该地区的纬度。
一天之内δ的最大变化不超过0.5°。因此，可以认为每一天的太阳赤纬角为一个恒定不变的数值。
为此，为使菲涅尔透镜2能够同时适应缓慢变化的赤纬角，使得太阳光线能够尽量垂直入射，增大入射率，本实施例中增设了第二驱动机构。该第二驱动机构设置在底座1上，主要用于根据赤纬角的变化驱动菲涅尔透镜2在底座1上进行翻转，从而调整菲涅尔透镜2的镜面朝向角度，使其入射面始终与太阳光线垂直。
具体的，该第二驱动机构主要包括设置在底座1上的升降杆8。该升降杆8的一端与底座1转动连接，另一端与菲涅尔透镜2(或镜框5)的一端相连，而菲涅尔透镜2(或镜框5)的另一端与底座1转动连接，比如通过连接柱与底座1形成铰接等形式。如此，升降杆8在进行伸缩运动时，将带动菲涅尔透镜2同步进行伸缩，从而使得菲涅尔透镜2进行翻转运动，调整其镜面朝向。为提高升降杆8对菲涅尔透镜2的翻转角度调节精确度，本实施例在升降杆8上设置了伸缩长度刻度，该刻度是根据与赤纬角的变化相对应的入射面朝向而确定的，即在当前伸缩长度刻度下，菲涅尔透镜2将翻转到预设角度，并且在该预设角度下其入射面将与当前赤纬角的太阳光线垂直。
进一步的，为提高升降杆8对菲涅尔透镜2的翻转角度调节精度，还可在镜框5上设置垂直确认杆11。该垂直确认杆11垂直于镜框5表面设置，当菲涅尔透镜2的入射面垂直于当前赤纬角的太阳光线时，阳光应当直射菲涅尔透镜2的入射面，同时也直射镜框5表面。为此，此时的垂直确认杆11上不应在镜框5表面留下倾斜的影子，通过该影子的情况即可简单地判断菲涅尔透镜2的入射面是否垂直于太阳光线，进而调节升降杆8的伸缩长度。
请参考图5，图5为本发明所提供的一种具体实施方式中热利用系统的结构示意图。
本发明同时还提供一种基于菲涅尔透镜的热利用系统，包括如前所述的太阳能聚光装置以及导热管9和空气干燥器10，相比之前，增设了对集热管3所收集热量的利用环节。
具体的，导热管9与太阳能聚光装置中的集热管3的端部连通，主要用于通过工质(比如导热油等)将集热管3所收集的热量转移。空气干燥器10与导热管9连通，主要用于通过导热管9中的热量对空气进行加热，从而将其干燥。
如图6所示，图6为图5中所示的空气干燥器的具体结构示意图。
在关于空气干燥器10的一种优选实施例中，该空气干燥器10的侧壁上开设有进气口101和排气口102，并且空气干燥器10的内部设置有曲折迂回的空气流道，比如呈“Z”字型的空气流道等。空气流道的首端与进气口101连通，而其尾端与排气口102连通。导热管9设置在空气流道中，并且优选地，导热管9沿着空气流道的侧壁延伸分布，即紧贴着空气流道的墙壁分布，如此能够提高对导热管9的热量利用，提高对空气的干燥效率。
同时，在进气口101处可安装风机，用于提高空气流通动力；在排气口102处可设置烟囱，用于提高空气流出速率。
如图7所示，图7为图5所示的热利用系统的功能原理图。
另外，本实施例在热利用系统中增设了热系统控制室，能够更加合理地利用导热管9中的热量。具体的，该系统控制室中主要包括空气干燥器10、高温油箱12，低温油箱13、储热箱14、加热器15和均匀泵16，以及若干个阀门。其系统功能主要包括直热循环、储能循环、利用储能循环、加热循环、冷却降温循环和急冷循环。
其中，进行直热循环时，导热油从太阳能聚光装置吸热，经阀门1、阀门2后在空气干燥器10中加热空气，放出热量后经阀门3回到高温油箱12，之后经油泵、阀门4重新进入太阳能聚光装置。
进行储能循环时，导热油从太阳能聚光装置吸热，经阀门1、阀门5进入储热箱14，在储热箱14内放出热量后经阀门6流回高温油箱12，经油泵、阀门4重新进入太阳能聚光装置。
进行利用储能循环时：导热油从储热箱14流出经阀门6、高温油箱1、油泵、阀门7、阀门8进入空气干燥器10，在空气干燥器10放热后经阀门9流回储热箱14。
进行加热循环时：导热油从储热箱14流出经阀门6、油箱1、油泵、阀门7、阀门11、加热器15、阀门10、阀门8进入空气干燥器10，在其中放热后经阀门9流回储热箱14。
进行冷却降温循环时：导热油从太阳能聚光装置流出，经阀门1、阀门12进入均匀泵16，同时冷油从低温油箱13流出，经阀门15进入均匀泵16，在均匀泵16内冷热导热油均匀混合后经阀门13流出，经阀门2进入空气干燥器10，在其中中放出热量后经阀门3流回高温油箱12，再经油泵、阀门4回到太阳能聚光装置。
进行急冷循环时，导热油从低温油箱13流出，经阀门16进入高温油箱12，再经油泵、阀门4、阀门18、阀门14流回低温油箱13。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，包括底座(1)、设置于所述底座(1)上并用于聚光的菲涅尔透镜(2)、用于在所述菲涅尔透镜(2)的焦点位置收集能量的集热管(3)，以及用于根据太阳高度角对所述菲涅尔透镜(2)造成的焦距变化驱动所述集热管(3)相对于所述菲涅尔透镜(2)进行垂直升降的第一驱动机构，以使所述菲涅尔透镜(2)的焦点始终落在所述集热管(3)上。
2.根据权利要求1所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括用于检测太阳高度角的传感器、根据所述传感器的检测值计算所述菲涅尔透镜(2)的焦距的计算器，以及根据所述计算器的计算值驱动所述集热管(3)运动到目标位置的驱动电机(4)。
3.根据权利要求2所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，所述菲涅尔透镜(2)的周向通过镜框(5)嵌套，所述镜框(5)的左右两侧均连接有托架(6)，各所述托架(6)上均设置有沿所述菲涅尔透镜(2)的垂向方向延伸的导向槽(601)，所述集热管(3)的两端卡接在所述导向槽(601)内，且在所述驱动电机(4)的驱动下沿所述导向槽(601)移动。
4.根据权利要求3所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，所述托架(6)包括横杆(602)和设置在所述横杆(602)上的若干根纵杆(603)，各所述纵杆(603)的末端与所述镜框(5)相连；各所述纵杆(603)的长度方向垂直于所述菲涅尔透镜(2)的表面，且所述导向槽(601)沿所述纵杆(603)的长度方向设置于其上。
5.根据权利要求4所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，还包括设置在所述导向槽(601)内与其配合的滑块(604)，所述滑块(604)上设置有用于与所述集热管(3)的端部相配合的安装孔，且所述驱动电机(4)的输出轴与所述滑块(604)相连。
6.根据权利要求5所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，还包括两端分别与对应的所述滑块(604)相连、位于所述集热管(3)的周向、用于将光线反射并汇聚到所述集热管(3)上的反光弧形板(7)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，还包括设置于所述底座(1)上、用于根据赤纬角的变化驱动所述菲涅尔透镜(2)进行翻转的第二驱动机构，以使所述菲涅尔透镜(2)的入射面始终与阳光垂直。
8.根据权利要求7所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括设置于所述底座(1)上的升降杆(8)，所述升降杆(8)的一端与所述底座(1)转动连接，另一端与所述菲涅尔透镜(2)的一端相连，所述菲涅尔透镜(2)的另一端与所述底座(1)转动连接，且所述升降杆(8)上设置有根据与赤纬角的变化相对应的入射面朝向而确定的伸缩长度刻度。
9.一种基于菲涅尔透镜的热利用系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的基于菲涅尔透镜的太阳能聚光装置，以及与所述集热管(3)的端部连通并用于通过工质转移其所收集热量的导热管(9)、与所述导热管(9)连通并用于通过其热量加热空气的空气干燥器(10)。
10.根据权利要求9所述的基于菲涅尔透镜的热利用系统，其特征在于，所述空气干燥器(10)的侧壁上开设有进气口(101)和排气口(102)，所述空气干燥器(10)的内部设置有曲折迂回的空气流道，所述空气流道的首端与所述进气口(101)连通，其尾端与所述排气口(102)连通，且所述导热管(9)沿所述空气流道的侧壁延伸分布。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107356413A (zh) * 2017-08-28 2017-11-17 广东工业大学 菲涅尔镜检测装置
CN108954865A (zh) * 2018-08-30 2018-12-07 广东工业大学 一种定向传光太阳能聚光装置
CN108981200A (zh) * 2018-08-10 2018-12-11 安徽理工大学 一种基于菲涅尔透镜的聚光装置
CN111019677A (zh) * 2019-12-29 2020-04-17 华北电力大学（保定） 一种太阳能光化学生物质热解装置
CN112066593A (zh) * 2020-09-21 2020-12-11 金华橙果环保科技有限公司 一种聚光太阳热能驱动的蓄能制冷方法
CN112378094A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 中国科学院上海应用物理研究所 透射型太阳能聚光集热系统
CN112696832A (zh) * 2020-12-31 2021-04-23 西藏驰晟实业有限公司 太阳能换热储能恒温系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4034737A (en) * 1974-06-21 1977-07-12 Suehiro Seiki Company, Ltd. Solar heat boiler
CN101298943A (zh) * 2008-06-11 2008-11-05 王发明 中高温太阳能利用设备
CN201918922U (zh) * 2010-11-18 2011-08-03 张国生 便携式菲涅尔透镜太阳能自动跟踪发电加热两用装置
CN201983476U (zh) * 2011-02-14 2011-09-21 山东山大能源环境有限公司 一种线聚焦菲涅尔透镜的太阳能集热器
CN202303978U (zh) * 2011-07-25 2012-07-04 北京华顺达环保有限公司 一种增强式太阳能集热装置
CN103673355A (zh) * 2014-01-07 2014-03-26 高九华 聚光式太阳能集热板
CN105698402A (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 广东工业大学 太阳能线聚焦菲涅尔中高温热利用系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4034737A (en) * 1974-06-21 1977-07-12 Suehiro Seiki Company, Ltd. Solar heat boiler
CN101298943A (zh) * 2008-06-11 2008-11-05 王发明 中高温太阳能利用设备
CN201918922U (zh) * 2010-11-18 2011-08-03 张国生 便携式菲涅尔透镜太阳能自动跟踪发电加热两用装置
CN201983476U (zh) * 2011-02-14 2011-09-21 山东山大能源环境有限公司 一种线聚焦菲涅尔透镜的太阳能集热器
CN202303978U (zh) * 2011-07-25 2012-07-04 北京华顺达环保有限公司 一种增强式太阳能集热装置
CN103673355A (zh) * 2014-01-07 2014-03-26 高九华 聚光式太阳能集热板
CN105698402A (zh) * 2016-01-27 2016-06-22 广东工业大学 太阳能线聚焦菲涅尔中高温热利用系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107356413A (zh) * 2017-08-28 2017-11-17 广东工业大学 菲涅尔镜检测装置
CN107356413B (zh) * 2017-08-28 2024-03-26 广东工业大学 菲涅尔镜检测装置
CN108981200A (zh) * 2018-08-10 2018-12-11 安徽理工大学 一种基于菲涅尔透镜的聚光装置
CN108981200B (zh) * 2018-08-10 2020-03-17 安徽理工大学 一种基于菲涅尔透镜的聚光装置
CN108954865A (zh) * 2018-08-30 2018-12-07 广东工业大学 一种定向传光太阳能聚光装置
CN108954865B (zh) * 2018-08-30 2024-04-19 广东工业大学 一种定向传光太阳能聚光装置
CN111019677A (zh) * 2019-12-29 2020-04-17 华北电力大学（保定） 一种太阳能光化学生物质热解装置
CN112066593A (zh) * 2020-09-21 2020-12-11 金华橙果环保科技有限公司 一种聚光太阳热能驱动的蓄能制冷方法
CN112378094A (zh) * 2020-11-24 2021-02-19 中国科学院上海应用物理研究所 透射型太阳能聚光集热系统
CN112696832A (zh) * 2020-12-31 2021-04-23 西藏驰晟实业有限公司 太阳能换热储能恒温系统
CN112696832B (zh) * 2020-12-31 2022-10-04 北京友质科技有限公司 太阳能换热储能恒温系统

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