CN113531506B - 一种均衡压力的太阳能蒸汽系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种均衡压力的太阳能蒸汽系统，包括箱体和集热装置，所述左上管和右上管之间设置连通管，所述连通管设置在左上管和右上管的中部以上位置，所述连通管上设置阀门，所述左上管和右上管分别设置压力传感器，所述压力传感器、阀门与控制器数据连接，所述控制器根据左上管和右上管的压力差来控制压力阀门的开闭。本发明提供了一种新的热管结构的太阳能蒸汽发生器，通过在设置集热部件和放热部件，使得传热速度快，提高对太阳能的热传输速度，能够进一步满足热量的吸收能力。

Description

一种均衡压力的太阳能蒸汽系统
技术领域
本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种太阳能蒸汽系统。
背景技术
随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。
太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×1018kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小(每平方米约一千瓦)，而且又是不连续的，这给大规模的开发利用带来一定困难。因此，为了广泛利用太阳能，不仅要解决技术上的问题，而且在经济上必须能同常规能源相竞争。
当利用太阳能加热蒸汽发生器，太阳能或者直接加热汽包，或者通过二次换热产生蒸汽，尤其是直接加热汽包，利用汽包内部的对流换热来进行汽包上部和下部的流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体自然对流到上部，换热效率低。针对太阳能蒸汽的结构，现有技术已经进行了很多的研发和改进，但是整体来说集热能力不足，而且还存在运行时间长容易结垢问题，影响集热效果。
无论哪种形式和结构的太阳能集热器，都要有一个用来吸收太阳辐射的吸收部件，集热器的结构对太阳能的吸收起到重要的作用。申请人已经在先申请了相关的集热管专利，但是上述专利因为左上管、右上管是互相独立的结构，造成左右两侧压力不均衡或者液位不均衡，从而导致左右两侧换热不均匀，造成局部温度偏高，甚至造成压力偏大，造成热管的疲劳损坏。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种新式结构的太阳能蒸汽装置。该蒸汽装置能够使得集热管换热均匀，提高集热效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能蒸汽装置，包括箱体和集热装置，所述集热装置包括集热部件和放热部件，所述放热部件设置在箱体内，集热部件设置在箱体外，集热部件吸收太阳能，然后将热量通过放热部件向箱体内放热，所述集热部件包括位于下部的集热管箱，放热部件包括左上管、右上管和放热管组，左上管、右上管位于集热管箱的上部，所述放热管组包括左放热管组和右放热管组，左放热管组与左上管和集热管箱相连通，右放热管组与右上管和集热管箱相连通，从而使得集热管箱、左上管、右上管和放热管组形成加热流体封闭循环，所述放热管组为一个或多个，每个放热管组包括圆弧形的多根放热管，相邻放热管的端部连通，使多根放热管形成串联结构，并且使得放热管的端部形成放热管自由端；集热管箱包括第一管口和第二管口，第一管口连接左放热管组的入口，第二管口连接右放热管组的入口，左放热管组的出口连接左上管，右放热管组的出口连接右上管；所述左放热管组和右放热管组沿着集热管箱的中部对称；其特征在于，所述左上管和右上管之间设置连通管，所述连通管设置在左上管和右上管的中部以上位置，所述连通管上设置阀门，所述左上管和右上管分别设置压力传感器，所述压力传感器、阀门与控制器数据连接，所述控制器根据左上管和右上管的压力差来控制压力阀门的开闭。
作为优选，当检测的左上管和右上管的压力差超过一定数值，控制器控制阀门打开；当检测的左上管和右上管的压力差低于一定数值，控制器控制阀门关闭。
作为优选，所述集热装置包括反射镜，在除垢阶段，采取集热管箱是否位于反射镜焦点的方式来完成是佛对集热管箱进行集热或者不集热的操作，当需要集热的时候，集热管箱位于反射镜的焦点，当不需要集热的时候，集热管箱不位于反射镜的焦点；
所述反射镜沿着中部分为两部分，分别是第一部分和第二部分，所述支撑件设置在集热管箱的下部，液压伸缩杆分别从支撑柱上伸出延伸连接到第一部分和第二部分，用来驱动第一部分和第二部分分开或者合并，当第一部分和第二部分合并在一起时，所述的反射镜构成一个完整的反射镜，所述集热管箱位于反射镜的焦点位置处，用于对集热管箱进行集热；当第一部分和第二部分分开时，所述的集热管箱不位于第一部分和第二部分的焦点，不对集热管箱进行加热。
本发明具有如下优点：
1、本发明提供了一种新的热管结构的太阳能蒸汽发生器，通过在设置在左上管和右上管的压力传感器以及左上管和右上管之间的阀门，自动调控左上管和右上管的压力平衡，从而保证左右两侧换热均匀。
2、本发明通过阀门的开度逐渐变化设置，使得集热装置更加满足热量均匀的要求。
3、本发明集热管箱是梯形结构。其中下部的边长大于上部，使得下部吸热面积增加，增加吸热量，使得焦点发生变化也不会导致吸热量损失。通过设置梯形结构使得吸热面积增加。
4、本发明通过压力感知元件检测的前后时间段压力差或者累计压力差，能够通过压力差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当压力差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热。
5、本发明通过大量的实验和数值模拟，优化了集热装置的参数的最佳关系，从而实现最优的加热效率。
附图说明：
图1为本发明集热装置的主视图。
图2为本发明太阳能蒸汽装置的主视图。
图3为本发明集热装置的优选主视图。
图4为本发明集热装置的优选主视图。
图5是本发明图1集热装置的左侧观测视图。
图6是本发明图1集热装置的底部观察视图。
图7-1为本发明集热系统的集热主视图。
图7-2为本发明集热系统的不集热主视图。
图7-3为本发明优选的集热装置的集热主视图。
图7-4为本发明优选的集热装置的不集热主视图。
图8是集热装置尺寸结构示意图。
图9为优选的液压泵的剖视图。
图中：1、放热管组，左放热管组11、右放热管组12、21、左上管，22，右上管，3、自由端，4、自由端，5、自由端，6、自由端，7、放热管，8、集热管箱，9、流体通道，10第一管口，13第二管口，左回流管14，右回流管15，16反射镜，17支撑件，18箱体，19连通管，20阀门
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。
如图1所示，一种集热装置，包括集热管箱8、左上管21、右上管22和放热管组1，所述放热管组1包括左放热管组11和右放热管组12，左放热管组11与左上管21和集热管箱8相连通，右放热管组12与右上管22和集热管箱8相连通，从而使得集热管箱8、左上管21、右上管22和放热管组1形成加热流体封闭循环，集热管箱8内填充相变流体，每个放热管组1包括圆弧形的多根放热管7，相邻放热管7的端部连通，使多根放热管7形成串联结构，并且使得放热管7的端部形成放热管自由端3-6；集热管箱包括第一管口10和第二管口13，第一管口10连接左放热管组11的入口，第二管口13连接右放热管组12的入口，左放热管组11的出口连接左上管21，右放热管组12的出口连接右上管22；所述第一管口10和第二管口13设置在在集热管箱8一侧。作为优选，左放热管组11和右放热管组12沿着集热管箱的中间位置对称。所述左上管和右上管之间设置连通管19。通过设置连通管平衡左上管和右上管的压力均衡。
作为优选，沿着流体通道9内的流体的流动方向，连通管19的管径不断变大。沿着流体的流动方向，流体温度不断的提高，压力不断的增加。通过放热管组的管径变大，可以保证沿着流体流动方向，使得整体换热均匀，进一步提高换热效果以及除垢效果。
作为优选，沿着流体通道9内的流体的流动方向，连通管19的设置密度不断变大。沿着流体的流动方向，流体温度不断的提高，压力不断的增加。通过放热管组的密度变大，可以保证沿着流体流动方向，使得整体换热均匀，进一步提高换热效果以及除垢效果。
作为一个优选，如图3所示，所述连通管19优选设置在左上管21和右上管22的中部以上位置，所述连通管19上设置阀门20，所述左上管21和右上管22分别设置压力传感器，所述压力传感器、阀门20与控制器数据连接，所述控制器根据左上管21和右上管22的压力差来控制压力阀门的开闭。
作为优选，当检测的左上管21和右上管22的压力差超过一定数值，控制器控制阀门打开；当检测的左上管和右上管的压力差低于一定数值，控制器控制阀门关闭。
本发明提供了一种新的热管结构的太阳能蒸汽发生器，通过在设置在左上管和右上管的压力传感器以及左上管和右上管之间的阀门，自动调控左上管和右上管的压力平衡，从而保证左右两侧换热均匀，实现了系统的均衡控制。
作为一个优选，如图3所示，所述连通管19优选设置在左上管21和右上管22的中部以上位置，所述连通管19上设置阀门20，所述左上管21和右上管22分别设置温度传感器，所述温度传感器、阀门20与控制器数据连接，所述控制器根据左上管21和右上管22的温度差来控制压力阀门的开闭。
作为优选，当检测的左上管21和右上管22的温度差超过一定数值，控制器控制阀门打开；当检测的左上管和右上管的温度差低于一定数值，控制器控制阀门关闭。
本发明提供了一种新的热管结构的太阳能蒸汽发生器，通过在设置在左上管和右上管的温度传感器以及左上管和右上管之间的阀门，自动调控左上管和右上管的热量平衡，从而保证左右两侧换热均匀，实现了系统的均衡控制。
作为一个优选，如图4所示，所述连通管19优选设置在左上管21和右上管22的下部位置，所述连通管19上设置阀门20，所述左上管21和右上管22分别设置液位传感器，所述液位传感器、阀门20与控制器数据连接，所述控制器根据左上管21和右上管22的液位差来控制压力阀门的开闭。
作为优选，当检测的左上管21和右上管22的液位差超过一定数值，控制器控制阀门打开；当检测的左上管和右上管的液位差低于一定数值，控制器控制阀门关闭。
本发明提供了一种新的热管结构的太阳能蒸汽发生器，通过在设置在左上管和右上管的液位传感器以及左上管和右上管之间的阀门，自动调控左上管和右上管的液位平衡，避免液位过高或者过低，从而保证左右两侧换热均匀，实现了系统的均衡控制。
流体(优选水)在箱体18内沿着水平方向流动。作为一个优选，所述连通管19设置多个，沿着流体流动方向，连通管19的阀门20的开度逐渐增加。主要原因是在研究中发现，随着流体流动的方向，左上管和右上管的压力差或者温度差逐渐变大。因为随着流体不断流动，流体温度越来越高，因此吸热量降低。造成了左上管和右上管的压力差或者温度差逐渐变大。因此需要逐渐调整阀门20的开度以满足换热均匀需要。上述改进是本申请的一个发明点，并不是公知常识。
作为优选，如图4所示，集热管箱8是梯形结构。其中下部的边长大于上部，使得下部吸热面积增加，增加吸热量，使得焦点发生变化也不会导致吸热量损失。通过设置梯形结构使得吸热面积增加。
作为优选，所述左上管21、右上管22与集热管箱8沿着水平方向延伸。
作为优选，沿着左上管21、右上管22与集热管箱8水平方向延伸上设置多个放热管组1，所述放热管组1之间是并联结构。
作为优选，所述左上管21与集热管箱8之间设置左回流管14，所述右上管22与集热管箱8之间设置右回流管14。作为优选，所述回流管设置在水平方向的两端。
集热管箱8内填充相变流体，优选是汽液相变流体。所述流体在集热管箱8进行加热蒸发，沿着放热管束向左上管21、右上管22流动，流体受热后会产生体积膨胀，从而形成蒸汽，而蒸汽的体积远远大于水，因此形成的蒸汽会在盘管内进行快速冲击式的流动。因为体积膨胀以及蒸汽的流动，能够诱导放热管自由端产生振动，换热管自由端在振动的过程中将该振动传递至周围换热流体，流体也会相互之间产生扰动，从而使得周围的换热流体形成扰流，破坏边界层，从而实现强化传热的目的。流体在左右上管冷凝放热后又通过回流管回流到集热管箱。
本发明通过将上管和放热管组分别设置为左右分布的两个，使得左右两侧分布的放热管组都能进行振动换热除垢，从而扩大换热振动的区域，越能够使的振动更加均匀，换热效果更加均匀，增加换热面积，强化换热和除垢效果。
作为优选，所述左放热管组的放热管是以左上管的轴线为圆心分布，所述右放热管组的放热管是以右上管的轴线为圆心分布。通过将左右上管设置为圆心，可以更好的保证放热管的分布，使得振动和加热均匀。
作为优选，所述左放热管组、右放热管组均为多个。
作为优选，左放热管组和右放热管组沿着集热管箱的竖直方向轴心所在的面镜像对称。通过如此设置，能够使得换热的放热管分布更加合理均匀，提高换热效果。
作为优选，集热装置下部设置反射镜16，所述集热管箱位于反射镜16的焦点位置处，所述左放热管组和右放热管组位于流体通道中。从而形成一种太阳能集热系统。
作为优选，如图2所示，包括支撑件17，支撑件17支撑集热装置。
作为优选，所述系统是一种太阳能蒸汽装置，所述装置包括箱体18，箱体包括水入口和蒸汽出口。如图2所示，所述集热管箱8位于箱体18下端。左上管21、右上管22、左放热管组11和右放热管组12设置在箱体18内，通过放热加热箱体18内的水来产生蒸汽。
作为优选，所述蒸汽出口位于箱体18的上部。
作为优选，包括流体通道，流体在流体通道内流动。如图2所示，所述集热管箱8位于流体通道下端，如图2所示。左上管21、右上管22、左放热管组11和右放热管组12设置在流体通道内，通过放热加热流体通道内的流体。
作为优选，流体的流动方向与左上管21、右上管22与集热管箱8延伸的方向相同。通过如此设置，使得流体在流动的时候冲刷房热管组，尤其是放热管组自由端，从而使得自由端振动，从而强化传热，达到除垢的效果。
本申请是对上述结构进行进一步改进，增强除垢以及换热效果。
在太阳能集热器的运行中，虽然上述结构具有弹性振动除垢效果，但是长时间运行发现除垢效果需要进一步改进。
研究以及实践中发现，持续性的稳定性的集热会导致内部集热装置的流体形成稳定性，即流体不再流动或者流动性很少，或者流量稳定，导致放热管组1振动性能大大减弱，从而影响管组1的除垢以及加热的效率。例如白天持续的集热，或者晚上持续不集热，导致除垢效果下降，在先申请中采取了白天持续的集热，或者晚上电加热除垢，上述对于白天的集热效果具有很大的提高。但是上述结构需要单独设置一个电加热装置，而且需要设计复杂的电加热相关的装配，导致结构复杂，因此需要对上述集热装置进行如下改进。
在先申请中，提出了一种周期性的加热方式，通过周期性的加热方式来不断的促进盘管的振动，从而提高加热效率和除垢效果。但是，通过固定性周期性变化来调整管束的振动，会出现滞后性以及周期会出现过长或者过短的情况。因此本发明对前面的申请进行了改进，对振动进行智能型控制，从而使得内部的流体能够实现频繁性的振动，从而实现很好的除垢效果。
本发明针对在先研究的技术中的不足，提供一种新式的智能控制振动的除垢集热器。该集热器能够实现很好的除垢效果。
所述太阳能集热器包括除垢阶段，在除垢阶段，集热器采取如下方式运行：
一、基于压力自主调节振动
作为优选，集热装置内部设置压力检测元件，用于检测集热装置内部的压力，控制器根据时间顺序提取压力数据，通过相邻的时间段的压力数据的比较，获取其压力差或者压力差变化的累计，低于阈值时，控制器根据检测的其压力差或者压力差变化的累计来控制是否对集热管箱进行集热。
通过压力感知元件检测的前后时间段压力差或者累计压力差，能够通过压力差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当压力差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热。
通过根据压力差或者压力差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，如果在前时间段的压力为P1，相邻的在后时间段的压力为P2，如果P1<P2，则低于阈值时，控制器控制对集热管箱停止集热；如果P1>P2，则低于阈值时，控制器控制对集热管箱进行集热。
通过先后的压力大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果在前时间段的压力为P1，相邻的在后时间段的压力为P2，如果P1＝P2，则根据下面情况判断集热：
如果P1大于第一数据的压力，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的压力；优选第一数据是相变流体充分相变的压力；
如果P1小于等于第二数据的压力，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的压力。
所述的第一数据是充分集热状态的压力数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的压力数据。通过上述的压力大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，压力感知元件设置在集热管箱8内。
作为优选，压力感知元件设置在自由端。通过设置在自由端，能够感知自由端的压力变化，从而实现更好的控制和调节。
作为优选，所述压力感知元件为n个，依次计算当前时间段压力Pi与前一时间段压力Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n个压力差Di进行算术累计求和当Y的值低于设定阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
作为优选，Y>0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果Y<0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的压力大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断集热：
如果Pi的算术平均数大于第一数据的压力，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的压力；优选是相变流体充分相变的压力；
如果Pi的算术平均数小于第二数据的压力，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的压力。
所述的第一数据是充分集热状态的压力数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的压力数据。通过上述的压力大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，测量压力的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，阈值是100－1000pa，优选是500pa。
作为优选，压力值可以是时间段周期内的平均压力值。也可以使时间段内的某一时刻的压力。例如优选都是时间段结束时的压力。
二、基于温度自主调节振动
作为优选，集热装置内部设置温度检测元件，用于检测集热装置内部的温度，所述温度检测元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取温度数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取温度差或者温度差变化的累计，低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
通过温度感知元件检测的前后时间温度差或者累计温度位差，能够通过温度差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当温度差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热管箱进行集热。
通过根据温度差或者温度差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，如果在前时间段的温度为T1，相邻的在后时间段的温度为T2，如果T1<T2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果T1>T2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的温度大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果在前时间段的温度为T1，相邻的在后的时间段温度为T2，如果T1＝T2，则根据下面情况判断集热：
如果T1大于第一数据的温度，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的温度；优选第一数据是相变流体充分相变的温度；
如果T1小于等于第二数据的温度，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的温度。
所述的第一数据是充分集热状态的温度数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的温度数据。通过上述的温度大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，所述温度感知元件为n个，依次计算当前时间段温度Ti与前一时间段温度Qi-1的差Di＝Ti-Qi-1，并对n个温度差Di进行算术累计求和当Y的值低于设定阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
作为优选，Y>0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果Y<0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的温度大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断集热：
如果Ti的算术平均数大于第一数据的温度，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的温度；优选是相变流体充分相变的温度；
如果Ti的算术平均数小于第二数据的温度，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的温度。
所述的第一数据是充分集热状态的温度数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的温度数据。通过上述的温度大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，测量温度的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，阈值是1－10摄氏度，优选是4摄氏度。
作为优选，温度感知元件设置在集热管箱8内。
作为优选，温度感知元件设置在自由端。通过设置在自由端，能够感知自由端的温度变化，从而实现更好的控制和调节。
三、基于液位自主调节振动
作为优选，集热管箱内部设置液位检测元件，用于检测下管箱内的流体的液位，所述液位检测元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取液位数据，通过相邻的时间段的液位数据的比较，获取其液位差或者液位差变化的累计，低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
通过液位感知元件检测的前后时间液位差或者累计液位差，能够通过液位差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当液位差升高到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热管箱进行集热。
通过根据液位差或者液位差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，如果在前时间段的液位为L1，相邻的在后时间段的液位为L2，如果L1>L2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果L1<L2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的液位大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果在前时间段的液位为L1，相邻的在后时间段的液位为L2，如果L1＝L2，则根据下面情况判断集热：
如果L1小于第一数据的液位或者L1是0，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的液位；优选第一数据是相变流体充分相变的液位；
如果L1大于等于第二数据的液位，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的液位。
所述的第一数据是充分集热状态的液位数据，包括干涸的液位，第二数据是没有集热或者集热刚开始的液位数据。通过上述的液位大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，所述液位感知元件为n个，依次计算当前时间段液位Li与前一时间段液位Qi-1的差Di＝Li-Qi-1，并对n个液位差Di进行算术累计求和当Y的值低于设定阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
作为优选，Y>0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果Y<0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的液位大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断集热：
如果Li的算术平均数小于第一数据的液位或者是0，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的液位；优选是相变流体充分相变的液位；
如果Li的算术平均数大于第二数据的液位，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的液位。
所述的第一数据是充分集热状态的液位数据，包括干涸的液位，第二数据是没有集热或者集热刚开始的液位数据。通过上述的液位大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，测量也为的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，阈值是1－10mm，优选是4mm。
作为优选，水位值可以是时间段周期内的平均水位值。也可以使时间段内的某一时刻的水位置。例如优选都是时间段结束时的水位。
四、基于速度自主调节振动
作为优选，管束自由端内部设置速度检测元件，用于检测管束自由端内的流体的流速，所述速度检测元件与控制器进行数据连接，控制器根据时间顺序提取速度数据，通过相邻的时间段的速度数据的比较，获取其速度差或者速度差变化的累计，低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
通过速度感知元件检测的前后时间速度差或者累计速度差，能够通过速度差来判断内部的流体的蒸发基本达到了饱和，内部流体的体积也基本变化不大，此种情况下，内部流体相对稳定，此时的管束振动性变差，因此需要进行调整，使其进行振动，从而停止集热。使得流体进行体积变小从而实现振动。当速度差降低到一定程度时，此时内部流体又开始进入稳定状态，此时需要集热使得流体重新蒸发膨胀，因此需要进行启动集热管箱进行集热。
通过根据速度差或者速度差变化的累计来判断流体的稳定状态，使得结果更加准确，不会因为运行时间问题导致的老化而产生的误差增加问题。
作为优选，如果在前时间段的速度为V1，相邻的在后时间段的速度为V2，如果V1<V2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果V1>V2，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的速度大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果在前时间段的速度为V1，相邻的在后时间段的速度为V2，如果V1＝V2，则根据下面情况判断集热：
如果V1大于第一数据的速度，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的速度；优选第一数据是相变流体充分相变的速度；
如果V1小于等于第二数据的速度，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的速度。
所述的第一数据是充分集热状态的速度数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的速度数据。通过上述的速度大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，所述速度感知元件为n个，依次计算当前时间段速度Vi与前一时间速度Qi-1的差Di＝Vi-Qi-1，并对n个速度差Di进行算术累计求和当Y的值低于设定阈值时，控制器控制集热管箱停止集热或者继续集热。
作为优选，Y>0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱停止集热；如果Y<0，则低于阈值时，控制器控制集热管箱进行集热。
通过先后的速度大小判断，来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，如果Y＝0，则根据下面情况判断集热：
如果Vi的算术平均数大于第一数据的速度，控制器控制集热管箱停止集热；其中第一数据大于相变流体发生相变后的速度；优选是相变流体充分相变的速度；
如果Vi的算术平均数小于第二数据的速度，控制器控制集热管箱继续集热，其中第二数据小于等于相变流体没有发生相变的速度。
所述的第一数据是充分集热状态的速度数据，第二数据是没有集热或者集热刚开始的速度数据。通过上述的速度大小的判断，也是来确定目前的集热管箱是处于集热状态还是非集热状态，从而根据不同情况决定集热管箱的运行状态。
作为优选，测量速度的时间段周期是1－10分钟，优选3－6分钟，进一步优选是4分钟。
作为优选，阈值是1－3m/s，优选是2m/s。
作为优选，速度值可以是时间段周期内的平均压力值。也可以使时间段内的某一时刻的速度。例如优选都是时间段结束时的速度。
作为优选，换热器包括除垢过程，在除垢过程采取上述方式进行换热。
作为一个优选，通过反射镜进行旋转的方式，对集热管箱进行集热或者不集热。当需要集热的时候，反射镜的反射面面向太阳，当不需要集热的时候，反射镜的反射面不面向太阳。此种方式可以采用常规的太阳光跟踪系统的旋转反射镜的方式来实现，在此就不必详细说明。
作为优选，可以采取另一个实施例，采取集热管箱是否位于反射镜焦点的方式来完成是否对集热管箱进行集热或者不集热的操作。当需要集热的时候(周期前段时间)，集热管箱位于反射镜的焦点，当不需要集热的时候(周期后段时间)，集热管箱不位于反射镜的焦点。
一个优选的实施例，如图7-1至7-4所示，所述反射镜16沿着中部分为两部分，分别是第一部分161和第二部分162，第一部分161和第二部分162，如图7-2所示。所述支撑件17是支撑柱，设置在集热管箱8的下部，液压伸缩杆171，172分别从支撑柱上伸出延伸连接到第一部分161和第二部分162。用来驱动第一部分和第二部分分开或者合并。当第一部分和第二部分合并在一起时，所述的反射镜16构成一个完整的反射镜，所述集热管箱位于反射镜16的焦点位置处，用于对集热管箱进行集热。当第一部分和第二部分分开时，所述的集热管箱不位于第一部分和第二部分的焦点，不对集热管箱进行集热。
作为优选，所述的液压伸缩杆连接驱动器，通过驱动器驱动液压伸缩杆的伸缩，通过液压伸缩杆的伸缩来使得反射镜的焦点发生位置变化。
所述液压伸缩杆通过枢转的方式连接到支撑件17上。
作为一个改进的实施例，如图7-3、7-4所示。所述集热装置包括右液压泵24，左液压泵25，右液压装置26和左液压装置27，右液压装置26和左液压装置27上部设置伸缩杆35、36，所述伸缩杆通过枢转方式连接到第二部分162和第一部分161的下部，所述右液压泵24，左液压泵25分别驱动右液压装置26和左液压装置27的上升和下降。
作为优选，所述的装置还包括右支撑杆28和左支撑杆29，所述右支撑杆28和左支撑杆29包括第一部件和第二部件，第一部件位于下部，第一部件下端通过枢转方式连接在支撑件17上，第二部件是伸缩杆，伸缩杆的上端通过枢转方式连接到第一部分162和第二部分162。所述伸缩杆可以在第一部件内伸缩。所述右支撑杆28和左支撑杆29用于支撑反射镜，使得反射镜保持在下部相应的位置。例如反射镜第一部分和第二部分合为一体时候，通过右支撑杆28和左支撑杆29的支撑使其保持在相应位置，使得集热管箱8位于反射镜焦点位置。
作为优选，所述的第一部件是杆，所述杆中间开孔，从而使得伸缩杆能够在第一部件内伸缩。
作为优选，右支撑杆28和左支撑缩杆29也采用液压的方式，单独设置液压泵，所述第一部件是液压装置，通过液压泵驱动伸缩杆进行伸缩。具体结构和右液压装置26和左液压装置27类似。
图9展示了液压泵的具体结构。如图9所示，液压泵包括偏心轮30、单向阀31、油缸32、截止阀33、柱塞34，偏心轮30连接柱塞34。柱塞34设置在柱塞腔38内，柱塞腔38与液压泵连通。液压泵包括腔体，腔体上部设置伸缩杆，伸缩杆下端是与液压泵腔体内径相同的板状结构39，板状结构中部延伸出的杆状结构40，杆状结构40伸出液压泵腔体连接反射镜。
腔体下部是油缸32，油缸和伸缩杆之间设置两个单向阀31，供液体从下部油缸进入上部，来推动伸缩杆向上移动；两个单向阀分别设置在柱塞腔与液压泵连通位置的上部和下部；所述两个单向阀31的与柱塞腔与液压泵连通位置的相对的一侧(远离柱塞腔与液压泵连通位置的一侧)设置隔离壁37，所述隔离壁37与腔体的柱塞腔与液压泵连通位置的相对的一侧壁之间具有一定的距离，并设置截止阀33。通过截止阀的打开以便供液体从上部流入下部油缸32。
当要使反光镜升高使装置停止集热时，可以驱动右液压泵24以及左液压泵25，偏心轮30会带动柱塞34往复运动。柱塞34右移时，缸体中产生真空，油液通过单向阀吸入，完成吸油过程。柱塞34左移时，缸体内的油会通过单向阀31输入到液压系统中。凸轮连续旋转，便可使反光镜升高。
当要使反光镜下降使装置开始集热时，便可打开截止阀33，液压系统上部的油便会流回油缸中，于是反光镜在重力的作用下便会归于原位。
当然，液压泵也是现有技术一种非常成熟的技术，图7的实施例仅仅是简单的介绍，不作为限定。现有技术中的所有液压泵都可以用来使用。
除垢时间优选可以是太阳能集热器运行一段时间后进行。优选是当集热效果变差的时候进行。
作为优选，所述左放热管组的放热管是以左上管的轴线为圆心分布，所述右放热管组的放热管是以右上管的轴线为圆心分布。通过将左右上管设置为圆心，可以更好的保证放热管的分布，使得振动和加热均匀。
作为优选，所述左放热管组、右放热管组均为多个。
作为优选，左放热管组和右放热管组沿着集热管箱的竖直方向轴心所在的面镜像对称。通过如此设置，能够使得换热的放热管分布更加合理均匀，提高换热效果。
在试验中发现，左上管21、右上管22的体积、距离以及集热箱的体积可以对换热效率以及均匀性产生影响。如果集热箱的体积过小，导致蒸汽过热，热量无法及时传递到放热管以及左上管右上管，体积过大，导致蒸汽冷凝过快，也无法传递，同理左上管21、右上管22的体积必须与集热箱体积搭配相适用，否则会导致蒸汽冷凝过快或者过慢，都会导致换热情况恶化，左上管21、右上管22之间距离也会导致换热效率太差，距离太小，则放热管分布太密，也会影响换热效率，左上管21、右上管22之间距离也需要和集热箱之间的距离搭配相适用，否则他们之间的距离会影响容纳的液体或者蒸汽的体积，则对于自由端的振动会产生影响，从而影响换热。因此左上管21、右上管22的体积、距离以及集热箱的体积具有一定的关系。
本发明是通过多个不同尺寸的热管的数值模拟以及试验数据总结出的最佳的尺寸关系。从换热效果中的换热量最大出发，计算了近200种形式。所述的尺寸关系如下：
左上管21、右上管22的体积分别是V1，V2，集热箱的体积是V3，集热箱体底部的中点与左上管21、右上管22圆心之间形成的夹角为A，满足如下要求：
(V1+V2)/V3＝a-b*sin(A/2)2-c*sin(A/2)；其中a,b,c是参数，sin是三角正玄函数，
0.8490<a<0.8492，0.1302<b<0.1304，0.0020<c<0.0022；作为优选，a＝0.8491，b＝0.1303，c＝0.0021。
作为优选，集热箱体底部的中点与左上管21、右上管22圆心之间形成的夹角A为40－120度(角度)，优选为80-100度(角度)。
作为优选，0.72<(V1+V2)/V3<0.85；
左上管21的中心与右上管22的中心之间的距离为M，左上管21的管径、右上管22的半径相同，为B，放热管中最内侧放热管的轴线的半径为N1,最外侧放热管的轴线的半径为W2,作为优选，35<B<61mm；230<M<385mm；69<N1<121mm，119<W2<201mm。
作为优选，放热管组的放热管的数量为3－5根，优选为3或4根。
作为优选，放热管的半径优选为10－40mm；优选为15－35mm，进一步优选为20－30mm。
作为优选，自由端3、4的端部之间以左集箱的中心轴线为圆心的弧度为95－130角度，优选120角度。同理自由端5、6和自由端3、4的弧度相同。通过上述优选的夹角的设计，使得自由端的振动达到最佳，从而使得加热效率达到最优。
作为优选，V1＝V2。
在先申请的仅仅依靠左上管21的中心与右上管22的中心之间的距离为M，左上管21的管径、右上管22的半径相同，为B，放热管中最内侧放热管的轴线的半径为N1,最外侧放热管的轴线的半径为W2,本发明首次将左上管21、右上管22的体积、距离以及集热箱的体积通过优化的关系式关联起来，得到了最佳的尺寸关系。本申请的上述关系式是针对在先申请的关系式进一步改进，通过体积以及夹角的关系式，属于本发明独创的发明点。
作为优选，放热管组1的管束是弹性管束。
通过将放热管组1的管束设置弹性管束，可以进一步提高换热系数。
所述放热管组1为多个，多个放热管组1为并联结构。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种均衡压力的太阳能蒸汽系统，包括箱体和集热装置，所述集热装置包括集热部件和放热部件，所述放热部件设置在箱体内，集热部件设置在箱体外，集热部件吸收太阳能，然后将热量通过放热部件向箱体内放热，所述集热部件包括位于下部的集热管箱，放热部件包括左上管、右上管和放热管组，左上管、右上管位于集热管箱的上部，所述放热管组包括左放热管组和右放热管组，左放热管组与左上管和集热管箱相连通，右放热管组与右上管和集热管箱相连通，从而使得集热管箱、左上管、右上管和放热管组形成加热流体封闭循环，所述放热管组为一个或多个，每个放热管组包括圆弧形的多根放热管，相邻放热管的端部连通，使多根放热管形成串联结构，并且使得放热管的端部形成放热管自由端；集热管箱包括第一管口和第二管口，第一管口连接左放热管组的入口，第二管口连接右放热管组的入口，左放热管组的出口连接左上管，右放热管组的出口连接右上管；所述左放热管组和右放热管组沿着集热管箱的中部对称；其特征在于，所述左上管和右上管之间设置连通管，所述连通管设置在左上管和右上管的中部以上位置，所述连通管上设置阀门，所述左上管和右上管分别设置压力传感器，所述压力传感器、阀门与控制器数据连接，所述控制器根据左上管和右上管的压力差来控制压力阀门的开闭。
2.如权利要求1所述的均衡压力的太阳能蒸汽系统，其特征在于，当检测的左上管和右上管的压力差超过一定数值，控制器控制阀门打开；当检测的左上管和右上管的压力差低于一定数值，控制器控制阀门关闭。
3.如权利要求1所述的均衡压力的太阳能蒸汽系统，其特征在于，所述集热装置包括反射镜，在除垢阶段，采取集热管箱是否位于反射镜焦点的方式来完成是否对集热管箱进行集热或者不集热的操作，当需要集热的时候，集热管箱位于反射镜的焦点，当不需要集热的时候，集热管箱不位于反射镜的焦点；所述反射镜沿着中部分为两部分，分别是第一部分和第二部分，支撑件设置在集热管箱的下部，液压伸缩杆分别从支撑柱上伸出延伸连接到第一部分和第二部分，用来驱动第一部分和第二部分分开或者合并，当第一部分和第二部分合并在一起时，所述的反射镜构成一个完整的反射镜，所述集热管箱位于反射镜的焦点位置处，用于对集热管箱进行集热；当第一部分和第二部分分开时，所述的集热管箱不位于第一部分和第二部分的焦点，不对集热管箱进行加热。
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