CN115727552B - 双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，太阳能聚焦集热器包括：支架、设置于支架上的集热管、设置有漏风隙的抛物柱面骨架、贴装于抛物柱面骨架的抛物柱凹面上的反光膜、套设于集热管外壁上的集热管套、分别设置于抛物柱面骨架两端的两个连接拉杆以及用于将连接拉杆连接于支架上的仰角调节装置；其中，每个连接拉杆的一端套设于集热管上，另一端与仰角调节装置相连；通过仰角调节装置带动连接拉杆以集热管的中心线为中心转动，进而调节抛物柱面骨架相对于水平面的仰角。本发明采用组合后留有漏风隙的双抛物柱面瓣，可有效降低风压，并可通过漏风隙吹来的风除去反光膜表面的落尘，保持高反光率，减少维护的冲水次数。

Description

双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体而言，涉及一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器。

背景技术

太阳能作为可再生能源，资源丰富，具有清洁、高效的特点，且无需运输，对环境无任何污染，尤其是其热能，近年来得到全世界的广泛应用。每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源，虽然到达地球表面的太阳辐射总量很大，但能流密度很低。平均来说，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度很低。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，因此，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。

常用的太阳能集热器有平板集热器、真空管集热器、太阳能空气集热器、聚焦型太阳能集热器等，聚焦型太阳能集热器与其他集热器相比可以明显提高集热温度。聚焦型太阳能集热器主要分为点聚焦集热、线聚焦集热两种。点聚焦太阳能集热器虽然可以获得几百度甚至上千度的高温热源，但是造价和成本偏高，而且在太阳能中高温利用领域显然不需要如此高的温度，有时甚至会造成吸收器的损坏。当前线聚焦型太阳能集热系统按聚光器种类的不同可分为槽式抛物面、线聚焦菲涅尔透镜、菲涅尔反射镜和非成像聚光器四种。其中，槽式太阳能聚焦集热技术是当前发展最热和最具商业化前景的聚焦光热技术。目前，大多数真空管太阳能集热器通过支架安装在槽式抛物面反射镜的上部，反射镜跟踪太阳时集热管随反射镜转动，但现有技术中的集热管易受外界冲击而破损，不利于反射镜的旋转和集热管的保温。

发明内容

本说明书提供一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供了一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，所述太阳能聚焦集热器包括：支架、设置于所述支架上的集热管、设置有漏风隙的抛物柱面骨架、贴装于所述抛物柱面骨架的抛物柱凹面上的反光膜、套设于所述集热管外壁上的集热管套、分别设置于所述抛物柱面骨架两端的两个连接拉杆以及用于将所述连接拉杆连接于所述支架上的仰角调节装置；

其中，所述抛物柱面骨架包括第一抛物柱面骨架和第二抛物柱面骨架；所述第一抛物柱面骨架包括两个第一抛物面支架及第一抛物柱面；所述第一抛物柱面设置于两个所述第一抛物面支架之间；所述第二抛物柱面骨架包括两个第二抛物面支架及第二抛物柱面；所述第二抛物柱面设置于两个所述第二抛物面支架之间；所述第一抛物柱面骨架的两个所述第一抛物面支架与所述第二抛物柱面骨架的两个所述第二抛物面支架分别通过两个所述连接拉杆进行连接，所述第一抛物柱面与所述第二抛物柱面形成中间开设有所述漏风隙的抛物柱面；

每个所述连接拉杆的一端套设于所述集热管上，另一端与所述仰角调节装置相连；通过所述仰角调节装置带动所述连接拉杆以所述集热管的中心线为中心转动，进而调节所述抛物柱面骨架相对于水平面的仰角；

所述仰角调节装置包括仰角调节杆、仰角拉杆及仰角销轴；所述仰角调节杆上等角度开设有多个调节孔；所述仰角拉杆的一端依次穿设所述连接拉杆、仰角调节杆，将所述连接拉杆的另一端与所述仰角调节杆的一端固定连接；通过所述仰角销轴穿设所述仰角调节杆上的其中一个所述调节孔，将所述仰角调节杆固定于所述支架上。

可选地，所述第一抛物柱面、第二抛物柱面上均贴装有抛物柱面合金铝板；所述反光膜贴装于所述抛物柱面合金铝板的凹面。

可选地，所述第一抛物面支架与所述第二抛物面支架之间通过辅助连杆相连接。

可选地，所述集热管为表面氧化处理的合金铝管。

可选地，所述集热管套的两端分别设置有石棉垫圈。

可选地，所述集热管套的材质为钢化玻璃。

进一步可选地，所述集热管套的厚度为5mm。

可选地，所述支架、抛物柱面骨架、连接拉杆及仰角调节装置均采用合金铝材质制成。

本说明书实施例的有益效果如下：

采用留设有漏风隙的抛物柱面骨架，可使得吹向太阳能聚焦集热器的风泄漏而减压，还可借漏风达到吹扫反光膜表面落尘的效果，并可在定期维护喷水冲洗反光膜表面落尘时，通过漏风隙排出清洗水，清洗更方便彻底。此外，在表面氧化处理的合金铝管外套设钢化玻璃管，增强了集热管的机械强度，可承受较大冰雹的袭击，且在仰角调节过程中不易损坏，使用寿命更长，成本更低。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本实施例中，采用留设有漏风隙的抛物柱面骨架，可使得吹向太阳能聚焦集热器的风泄漏而减压，还可借漏风达到吹扫反光膜表面落尘的效果，并可在定期维护喷水冲洗反光膜表面落尘时，通过漏风隙排出清洗水，清洗更方便彻底。

2、本实施例中，采用表面氧化处理的合金铝管作为集热管，导热系数高，机械强度高，且能够实现吸热率400W/m²的效果。

3、本实施例中，在表面氧化处理的合金铝管外套设钢化玻璃管，进一步增强了集热管的机械强度，可承受较大冰雹的袭击，且在仰角调节过程中不易损坏，使用寿命更长，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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些实施例，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为本说明书实施例提供的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器的第一抛物柱面骨架的侧视图；

图3为本说明书实施例提供的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器的通过连接拉杆组合的抛物柱面骨架的侧视图；

附图标记说明：1为支架、2为集热管、3为漏风隙、4为反光膜、5为集热管套、6为连接拉杆、7为第一抛物面支架、8为第二抛物面支架、9为辅助连杆、10为仰角调节杆、11为仰角拉杆、12为通风孔、13为调节孔、14为石棉垫圈、15为连接孔、16为连接板、17为安装孔、18为第一连接端、19为第二连接端。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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付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。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书实施例公开了一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器。以下分别进行详细说明。

图1是示出了根据本说明书实施例提供的一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器。如图1所示，该太阳能聚焦集热器主要包括支架1、集热管2、集热管套5、抛物柱面骨架、反光膜4、连接拉杆6以及仰角调节装置。

其中，支架1是该太阳能聚焦集热器的主要固定支承结构，为集热管2、连接拉杆6及仰角调节装置提供安装固定位置，且利用支架1将太阳能聚焦集热器整体结构固定于指定位置处，起到支撑的作用。

集热管2即吸热管，为太阳能聚焦集热器的重要部件之一，设置于支架1上。在本说明书实施例中，该太阳能聚焦集热器中的集热管2采用表面氧化处理的合金铝管，导热系数高，发黑合金铝管向内媒质的热导率约为240W/m·K，为现有技术中真空玻璃内管向内媒质的热导率(仅为1W/m·K)的240倍，故而可利用表面氧化处理的合金铝管实现吸热率400W/m²的效果。

为增强集热管2的机械强度，在集热管2外壁上套设有集热管套5。在一个具体的实施例中，集热管套5的材质选用钢化玻璃，也就是说，在表面氧化处理的合金铝管外套设钢化玻璃管，进一步的，将集热管套5的厚度设置为5mm，使其可承受球径30mm的强冰雹袭击，不易被较大冰雹击坏，大大增加了集热管2的机械强度。此外，可在集热管套5的两端分别设置石棉垫圈14，从而利用石棉垫圈14对钢化玻璃管进行封堵，以避免热空气从两端外流而失热，保证集热管2较高稳定的吸热率。

在本说明书实施例中，该太阳能聚焦集热器采用设置有漏风隙3的抛物柱面骨架，并在抛物柱面骨架的抛物柱凹面上贴装反光膜4。其中，集热管2位于抛物柱面骨架所形成的腔体中，且集热管2的轴线与抛物柱面骨架所形成的腔体轴向平行。在具体的实施过程中，反光膜4可采用反射率高且吸收率小的高反膜，将入射光能量大部分或几乎全部反射回去，使得本太阳能聚焦集热器的光线反射效果好，热损小，有利于提高热利用效率。

通过两个连接拉杆6将抛物柱面骨架活动连接在集热管2上，具体的，两个连接拉杆6分别设置于抛物柱面骨架的两端，且每个连接拉杆6的一端套设于集热管2上，从而将抛物柱面骨架与集热管2之间进行连接。并通过仰角调节装置将连接拉杆6连接于支架1上，每个连接拉杆6的另一端与仰角调节装置相连，通过仰角调节装置带动连接拉杆6以集热管2的中心线为中心转动，进而调节抛物柱面骨架相对于水平面的仰角。每隔一段时间通过手动调节抛物柱面骨架相对于水平面的仰角，以尽可能使太阳能聚焦于集热管2上，保证其热效。

进一步的，在本说明书实施例中，该太阳能聚焦集热器采用手动调节的仰角调节装置代替现有技术中结构复杂的自动跟踪装置，大大降低设备的成本。详细的，仰角调节装置包括仰角调节杆10、仰角拉杆11及仰角销轴(图中未示出)，在仰角调节杆10上等角度开设有多个调节孔13。仰角拉杆11的一端依次穿设连接拉杆6、仰角调节杆10，将连接拉杆6的另一端与仰角调节杆10的一端固定连接，使得仰角调节杆10、连接拉杆6及抛物柱面骨架之间固定连接，从而可通过手持仰角拉杆11带动连接拉杆6以集热管2的中心线为中心转动，调节抛物柱面骨架相对于水平面的仰角，即调节抛物柱面槽仰角，此时，仰角调节杆10与支架1之间的相对位置发生变化，通过仰角销轴穿设仰角调节杆10上相对应的调节孔13，将仰角调节杆10固定于支架1上。

由于每日上午8点至下午4点之间，天空中太阳的仰角变化不大，其变化小于±3°，本说明书实施例中的太阳能聚焦集热器采用直径60mm涂黑合金铝管的集热管2，可保证在此八小时内日光均能聚焦于集热管2上，因此，可采用手动调节的仰角调节装置代替复杂的跟踪系统。在具体的实施过程中，相邻两调节孔13之间的角度设计为1.8°，并将调节孔13的个数设置为27个，按照每星期调整一次，太阳在一星期轨迹移动约为1.8°，故而在仰角调节杆10上每隔1.8°开设一个调节孔13，共开27个孔，从而该仰角调节装置可调整抛物柱面槽仰角范围为±23.4°，足够整年52周之需。当需进行调节时，工作人员在上午10点(或下午2点)左右调节日光平行于抛物柱面槽主轴面上，即可保证八小时内热效。

在一个具体的实施例中，抛物柱面骨架由可相互分离的第一抛物柱面骨架和第二抛物柱面骨架构成，第一抛物柱面骨架与第二抛物柱面骨架结构相同，且对称设置。具体的，第一抛物柱面骨架包括两个第一抛物面支架7及第一抛物柱面(图中未示出)，第一抛物柱面设置于两个第一抛物面支架7之间，通过第一抛物面支架7进行组合安装，并通过第一抛物柱面为反光膜4提供贴装位置；同理，第二抛物柱面骨架包括两个第二抛物面支架8及第二抛物柱面(图中未示出)，第二抛物柱面设置于两个第二抛物面支架8之间，通过第二抛物面支架8进行组合安装，并通过第二抛物柱面为反光膜4提供贴装位置。第一抛物柱面骨架的两个第一抛物面支架7与第二抛物柱面骨架的两个第二抛物面支架8分别通过两个连接拉杆6进行连接，第一抛物柱面与第二抛物柱面形成中间开设有漏风隙3的抛物柱面。

为增强该太阳能聚焦集热器机械强度，在第一抛物柱面、第二抛物柱面上均贴装有抛物柱面合金铝板，并将反光膜4贴装于抛物柱面合金铝板的凹面。进一步的，第一抛物面支架7与第二抛物面支架8之间通过辅助连杆9相连接，增强第一抛物面支架7与第二抛物面支架8之间连接的牢固稳定性，详细的，如图2和图3所示，在第一抛物面支架7和第二抛物面支架8的小端分别开有连接孔15，通过连接孔15将辅助连杆9连接在第一抛物面支架7和第二抛物面支架8上。

另外，再如图2和图3所示，在第一抛物面支架7和第二抛物面支架8上开设有多个大小不同的通风孔12，一方面，可减轻抛物柱面骨架的重量，另一方面，可减小风压，以免由于强风对太阳能聚焦集热器造成损坏。此外，在第一抛物面支架7和第二抛物面支架8的大端设有连接板16，并在连接板16上开设有至少两个安装孔17，用于第一抛物面支架7与第二抛物面支架8之间的连接。连接拉杆6包括连接部、第一连接端18和第二连接端19，第一连接端18与第二连接端19分别设置于连接部的两端，连接部上开设有与安装孔17相对应的孔，第一抛物面支架7和第二抛物面支架8的连接板16叠设于连接拉杆6的连接部，并通过安装孔17进行固定连接，第一抛物柱面骨架和第二抛物柱面骨架的两端均通过连接拉杆6进行连接，从而将其组合为一个完整的抛物柱面骨架。抛物柱面骨架并通过连接拉杆6的第一连接端18套设在集热管2上，通过连接拉杆6的第二连接端19与仰角调节装置相连。

在另一个具体的实施例中，抛物柱面骨架中的第一抛物柱面骨架和第二抛物柱面骨架一体成型，并在中部开设漏风隙3。

抛物柱面骨架的骨架抛物面上贴装抛物柱面合金铝板，在抛物柱面合金铝板凹面贴有高反光膜，并在抛物柱面骨架的脊梁处留有宽40mm的漏风隙3，由于此处为日光照射阴影处，无光可反，故而并不会影响太阳能聚焦集热器的光线反射效果。留设的漏风隙3不仅可使得吹向太阳能聚焦集热器的风泄漏而减压，还可借漏风达到吹扫反光膜表面落尘的效果。此外，在定期维护喷水冲洗反光膜表面落尘时，可通过漏风隙3将水排出，便于清洗水的流出，清洗更方便。

在本说明书实施例中，支架1、抛物柱面骨架、连接拉杆6及仰角调节装置均采用合金铝材质制成，可耐风霜雨露十年以上，结构更结实牢固，不易被强风、冰雹等损坏，使用寿命更长，成本更低。

综上所述，本说明书公开一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，采用留设有漏风隙的抛物柱面骨架，可使得吹向太阳能聚焦集热器的风泄漏而减压，还可借漏风达到吹扫反光膜表面落尘的效果，并可在定期维护喷水冲洗反光膜表面落尘时，通过漏风隙排出清洗水，清洗更方便彻底。此外，在表面氧化处理的合金铝管外套设钢化玻璃管，增强了集热管的机械强度，可承受较大冰雹的袭击，且在仰角调节过程中不易损坏，使用寿命更长，成本更低。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述太阳能聚焦集热器包括：支架、设置于所述支架上的集热管、设置有漏风隙的抛物柱面骨架、贴装于所述抛物柱面骨架的抛物柱凹面上的反光膜、套设于所述集热管外壁上的集热管套、分别设置于所述抛物柱面骨架两端的两个连接拉杆以及用于将所述连接拉杆连接于所述支架上的仰角调节装置；

其中，所述抛物柱面骨架包括第一抛物柱面骨架和第二抛物柱面骨架；所述第一抛物柱面骨架包括两个第一抛物面支架及第一抛物柱面；所述第一抛物柱面设置于两个所述第一抛物面支架之间；所述第二抛物柱面骨架包括两个第二抛物面支架及第二抛物柱面；所述第二抛物柱面设置于两个所述第二抛物面支架之间；所述第一抛物柱面骨架的两个所述第一抛物面支架与所述第二抛物柱面骨架的两个所述第二抛物面支架分别通过两个所述连接拉杆进行连接，所述第一抛物柱面与所述第二抛物柱面形成中间开设有所述漏风隙的抛物柱面；所述设置有漏风隙的抛物柱面骨架，使得吹向太阳能聚焦集热器的风泄漏而减压，借漏风达到吹扫反光膜表面落尘；

每个所述连接拉杆的一端套设于所述集热管上，另一端与所述仰角调节装置相连；通过所述仰角调节装置带动所述连接拉杆以所述集热管的中心线为中心转动，进而调节所述抛物柱面骨架相对于水平面的仰角；

所述仰角调节装置包括仰角调节杆、仰角拉杆及仰角销轴；所述仰角调节杆上等角度开设有多个调节孔；所述仰角拉杆的一端依次穿设所述连接拉杆、仰角调节杆，将所述连接拉杆的另一端与所述仰角调节杆的一端固定连接；通过所述仰角销轴穿设所述仰角调节杆上的其中一个所述调节孔，将所述仰角调节杆固定于所述支架上；

所述第一抛物柱面、第二抛物柱面上均贴装有抛物柱面合金铝板；所述集热管材质为钢化玻璃，且厚度为5mm。

2.根据权利要求1所述的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述反光膜贴装于所述抛物柱面合金铝板的凹面。

3.根据权利要求1所述的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述第一抛物面支架与所述第二抛物面支架之间通过辅助连杆相连接。

4.根据权利要求1所述的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述集热管为表面氧化处理的合金铝管。

5.根据权利要求1所述的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述集热管套的两端分别设置有石棉垫圈。

6.根据权利要求1所述的双抛物柱面瓣太阳能聚焦集热器，其特征在于，所述支架、抛物柱面骨架、连接拉杆及仰角调节装置均采用合金铝材质制成。