CN201764723U - 一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器 - Google Patents
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Abstract
一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，包括环状热管，所述环状热管安装在支架上，所述环状热管由多个直管、多个圆弧过渡管及两个水箱内凝结管连接，多个直管之间通过多个圆弧过渡管连接成环状结构，两个水箱内凝结管位于环状热管的两端，且安置于水箱内，在支架上对应每一直管设有一个柱状抛物面反射板。本实用新型通过在环状热管上设置多个柱状抛物面反射板，可跟踪利用日出到日落太阳的全过程，而且通过改变水箱内凝结管的长度，可使得集热器传导的温度相比现有技术有更大的范围，通过改变系统的尺寸可以获得不同容量的热水及蒸汽，扩大了适用领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体是一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器。
背景技术
现有平板中空玻璃或平板热管集热器，以及其他类型的集热器，如槽型抛物柱体聚光等，都不能最大限度跟踪太阳从日出到日落的全过程，除非加装昂贵的动力跟踪系统才能将太阳能全程利用。对于小型或家庭，如果为了获取热水或蒸汽，而需要使用高品质能源电力来达到跟踪利用太阳能的目的，显然是不经济的。另外，现有吸热型集热器由于传导的温度在一个较低的范围内，约50°～85℃左右，尽管在该领域技术发展较为成熟并在热水器行业获广泛推广使用，但吸热型热水器仅仅只能在50°～80℃热水范围内使用，范围较小。
发明内容
本实用新型提供一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，可无需外加动力皆可跟踪利用日出到日落太阳的全过程，相对于现有技术不仅有效利用太阳能，而且降低了成本。
一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，包括环状热管，所述环状热管安装在支架上，所述环状热管由多个直管、多个圆弧过渡管及两个水箱内凝结管连接，多个直管之间通过多个圆弧过渡管连接成环状结构，两个水箱内凝结管位于环状热管的两端，且安置于水箱内，在支架上对应每一直管设有一个柱状抛物面反射板。
本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，通过在环状热管上设置多个柱状抛物面反射板，可跟踪利用日出到日落太阳的全过程，而且通过改变水箱内凝结管的长度，可使得集热器传导的温度相比现有技术有更大的范围，通过改变系统的尺寸可以获得不同温度的热水及蒸汽，扩大了适用领域。
附图说明
图1是本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器的平面结构示意图；
图2是本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器中第一柱状抛物面反射板与直管的位置关系示意图；
图3是本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器中水箱内凝结管的仰角示意图。
图中：10-环状热管，11-直管，12-圆弧过渡管，13-水箱内凝结管，14-吸液芯，21-第一柱状抛物面反射板，22-第二柱状抛物面反射板，23-第三柱状抛物面反射板，24-第四柱状抛物面反射板，25-第五柱状抛物面反射板，26-第六柱状抛物面反射板，30-水箱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器的结构示意图，所述具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器包括环状热管10、水箱30及支架，所述环状热管10安装在支架上，且环状热管10安装于水箱30中部偏下位置处。
所述环状热管10由多个直管11、多个圆弧过渡管12及两个水箱内凝结管13连接，如图1所示，多个直管11之间通过多个圆弧过渡管12连接成图1中I-II-III围成的环状结构，本实施例中直管11为六个。两个水箱内凝结管13分别连接在I-II-III部分的尾端，即两个水箱内凝结管13位于环状热管10的两端，且安置于水箱30内。
在支架上对应每一直管11设有一个柱状抛物面反射板，具体的，可在柱状抛物面反射板背面做一小型固定架后安装在支架上，并能调节仰角和与热管的距离。其中直管11的轴心可设于柱状抛物面反射板的焦点附近(如图2所示)，本实施例中柱状抛物面反射板的抛物线方程为y2＝2×2x，根据实际情况也可采用其他的抛物线方程。较佳的，本实施例对应设有六个柱状抛物面反射板，分别是第一柱状抛物面反射板21、第二柱状抛物面反射板22、第三柱状抛物面反射板23、第四柱状抛物面反射板24、第五柱状抛物面反射板25及第六柱状抛物面反射板26。其中第一柱状抛物面反射板21布置在正东偏北22.5°的轴线上，以后每隔45°角布置一个柱状抛物面反射板，这样六个柱状抛物面反射板布置在225°环形带上，以此可以跟踪全年太阳方位角225°。
进一步地，根据我国的地理位置可以对各个柱状抛物面反射板的仰角进行调整，具体可以为：北方地区，第一柱状抛物面反射板21、第六柱状抛物面反射板26为20°，第二柱状抛物面反射板22、第五柱状抛物面反射板25为30°，第三柱状抛物面反射板23、第四柱状抛物面反射板24为40°；南方地区，第一柱状抛物面反射板21、第六柱状抛物面反射板26为22°，第二柱状抛物面反射板22、第五柱状抛物面反射板25为32°，第三柱状抛物面反射板23、第四柱状抛物面反射板24为42°，以此可以粗略跟踪太阳高度角。
环状热管10中I-II-III组成的热管内加装有吸液芯14，其余部分为光管，热管材质为不锈钢钢管，管壁厚1.5～2mm，用整根钢管制作。水箱30外热管涂吸热材料，柱状抛物面反射板用1.5～2mm钢板压制(抗风力)，表面抛光，镀反光材料。
如图3所示，水箱30内的水箱内凝结管13有5°仰角，其作用为便于液体回流，并利用重力热管的单向导热性来防止水箱30内热能沿水箱内凝结管13向外散热，对于冬季来说这一点特别重要。
工作时，柱状抛物面反射板(21，22，23，24，25，26)经聚焦太阳光后落在对应的环状热管10中的直管11上，该热管段也称主受热段即蒸发段，调整柱状抛物面反射板(21，22，23，24，25，26)获得较为理想的斑带，即获得较为理想的聚光比，尽可能最大限度的跟踪太阳的高度角。环状热管10中的圆弧过渡管也称辅助吸热段，可以进行辅助吸收太阳光的热量。热管蒸发段在接受到柱状抛物面反射板(21，22，23，24，25，26)经聚焦后的太阳能，使得热管内吸液芯14上的液体吸热气化，并沿吸液芯14内通道向环状热管10的两端传导，在水箱30内的水箱内凝结管13放热凝结，凝结后，液体沿吸液芯14回流到管蒸发段，整个过程为相变传热，具有极高的热传导性。
改变水箱30内水箱内凝结管13的长度即可获得50℃～250℃热水或蒸汽，具体阐述如下：在柱状抛物面反射板和环状热管尺寸确定后，对应的集热量也确定了。如果将水箱30内的水箱内凝结管13长度减少一半，对应的水箱内凝结管13内工作温度将增加到160℃左右，管内压力相应增加。如果继续减少水箱内凝结管13长度，水箱内凝结管13温度可达200～250℃，甚至更高。减少水箱内存水量，可获得蒸汽。改变系统尺寸可获得不同容量的热水或蒸汽，具体的，可通过加大柱状抛物面反射板、热管各部尺寸，同时加大水箱30、支架相应的尺寸来实现。
通常我们将太阳光看做平行光源，现以夏季为例说明。当太阳升起时，太阳的方位大约在正东偏北30°角位置。太阳光照将照射在柱状抛物面反射板(21、22、23)上，随着太阳逐渐升起，柱状抛物面反射板将太阳光聚焦在热管直管段上的热流密度也将逐渐增加，当太阳光与柱状抛物面反射板对称轴平行时，热流密度最大。
在太阳升起的过程中也即太阳的高度角发生变化的过程中，太阳的方位角也在发生变化。对于第一柱状抛物面反射板21来说，接受太阳光强度的过程为逐渐加大，最大，逐渐减小，只到消失。在第一柱状抛物面反射板21退出聚焦后，由第四柱状抛物面反射板24反射聚焦工作。柱状抛物面反射板(21，22，23，24，25，26)的工作状况和结构都是相同的，以此类推只到第六柱状抛物面反射板26退出聚焦，这时太阳落山，整天工作结束。
从太阳方位角来看，当太阳在东南45°到西南45°，范围内本系统全天接受到太阳能热流密度为全天最大值。从太阳高度角来看，正午时第三柱状抛物面反射板23、第四柱状抛物面反射板24为全天接受到太阳能热流密度的最大值。
本实用新型具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，通过在环状热管上设置多个柱状抛物面反射板，可跟踪利用日出到日落太阳的全过程，而且通过改变水箱内凝结管的长度，可使得集热器传导的温度，相比现有技术有更大的范围，可以获得不同温度的热水及蒸汽，扩大了适用领域。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种具有跟踪功能的太阳能环状热管聚焦型集热器，其特征在于：包括环状热管(10)，所述环状热管(10)安装在支架上，所述环状热管(10)由多个直管(11)、多个圆弧过渡管(12)及两个水箱内凝结管(13)连接，多个直管(11)之间通过多个圆弧过渡管(12)连接成环状结构，两个水箱内凝结管(13)位于环状热管(10)的两端，且安置于水箱(30)内，在支架上对应每一直管(11)设有一个柱状抛物面反射板。
2.如权利要求1所述的集热器，其特征在于：包括六个直管(11)和六个柱状抛物面反射板，六个柱状抛物面反射板分别是第一柱状抛物面反射板(21)、第二柱状抛物面反射板(22)、第三柱状抛物面反射板(23)、第四柱状抛物面反射板(24)、第五柱状抛物面反射板(25)及第六柱状抛物面反射板(26)，其中第一柱状抛物面反射板(21)布置在正东偏北22.5°的轴线上，以后每隔45°角布置一个柱状抛物面反射板。
3.如权利要求1所述的集热器，其特征在于：环状热管(10)中多个直管(11)及多个圆弧过渡管(12)组成的热管内加装有吸液芯(14)。
4.如权利要求1所述的集热器，其特征在于：水箱(30)内的水箱内凝结管(11)有5°仰角。
5.如权利要求1所述的集热器，其特征在于：环状热管(10)安装于水箱(30)中部偏下位置处。
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| CN111059769A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-04-24 | 浙江远能新能源有限公司 | 高效节能分体式太阳能热水器 |
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