CN205939757U - 一种聚光太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种聚光太阳能集热器，其技术方案要点是,其包括：一框架，其包括：一背板及固定于背板外边缘上的边框，其之间围成一安装空间，一采用高反射镜面铝通过过盈曲面披覆冲压成形的CPC复合抛物面反射板组，其包括：多个并列排布，且背面通过聚氨酯发泡材料或聚苯乙烯发泡材料定形，并稳定安装于所述安装空间中的CPC复合抛物面反射板；多个内部夹层为真空状态的真空集热管，每个真空集热管中安装有一导热管，相邻两个真空集热管中的导热管相互连通；一超白高透平板强化玻璃盖板，其覆盖于所述框架中安装空间的上端，令安装空间形成封闭空间。本实用新型使用寿命长，聚热效果良好，便于组装和运输。

Description

一种聚光太阳能集热器

技术领域

本实用新型涉及具有作为聚焦元件的反射器的太阳能集热器领域，特别涉及一种聚光太阳能集热器。

背景技术

太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备，聚光集热器是一种利用光线原理的集热的设备，聚光器的光线不是会聚到一点(或一线)上，而是会聚到一块接收器的面上，可获得高强度太阳能。非成像聚光太阳能集热器形式较多，主要有球形面聚光集热器、复合抛物面聚光集热器、条形面聚光集热器、塔式集热器等。

复合抛物面聚光集热器也称为CPC集热器，聚光器由两片抛物面组成，接收器也为面状，在两个抛物面中间，当入射光倾斜时，进入光孔的入射光仍能会聚到接收器上，一些内聚光真空集热管使用CPC集热方式。复合抛物面聚光集热器的聚光比范围约3至10，最高聚热温度100度至150度。

目前，CPC集热器在光热系统中最为广泛，但是接受器与聚光器在实际应用中安装的位置有所偏移，不可避免的存在缝隙，部分的光能经过该间隙不能被利用，造成太阳能效率的降低，现有技术中具有一定的改进办法。如图1中的a，减小接受管的尺寸；图1中的b，聚光器上水平截断尖角；图1中的c，接受管设置缺口；图1中的d，接受管的位置上移。这些方法存在光能损失大、光学效率波动大等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种聚光太阳能集热器，其具有光热转化利用率高、优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种聚光太阳能集热器，包括聚光器和吸收器，所述聚光器呈抛物线状，抛物线满足下列方程式：

X＝rsint-I(t、)cost

y＝rcost-I(t)sint

渐开线段：

I(t)＝rt(0≤t≤π/2+θ_ac)

曲线段：

$I\left(t\right)=\frac{r(\frac{\mathrm{\π}}{2}+t+{\mathrm{\θ}}_{ac}-cos(t-{\mathrm{\θ}}_{ac}))}{1+sin(t-{\mathrm{\θ}}_{ac})},(\frac{\mathrm{\π}}{2}+{\mathrm{\θ}}_{ac}\≤t\≤\frac{3\mathrm{\π}}{2}-{\mathrm{\θ}}_{ac})$

式中：θ_ac为接收角(rad)；

R为金属接收管半径(m)；

T为角度变量参数(rad)；

所述聚光器的抛物线的渐开线段的尖角部分呈锯齿状设置。

进一步设置：对于缝隙大小为g的锯齿型线条，起始角g/r＜0.51时存在斜率k满足以上两个条件。

进一步设置：所述聚光器的抛物线的渐开线段的尖角部分呈“V”形或“W”形或多“V”形。

进一步设置：所述聚光器通过接收器支架与吸收器固定在一起，聚光器通过托架放置地面上，托架上设有与吸收器平行的轴，聚光器通过该轴旋转连接在接收器支架上。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：在不改变原先抛物线的曲线方程的情况下，将缝隙损失降到最小，根据聚光器的抛物线的渐开线段的尖角部分的锯齿形设置，依据边缘光线的原理，聚光器锯齿形具有一定的斜度，则具有斜率，在满足条件时，光线照射至锯齿位置处，由锯齿的斜率使对边尖端的水平光线反射至吸收器上，也可以使对边与吸收器相切的光线反射至吸收器上，将损失的光能达降到最小。

附图说明

图1是背景技术附图；

图2是实施例1立体图；

图3是实施例1结构示意图；

图4是实施例2结构示意图；

图5是实施例3结构示意图。

图中，1、聚光器；2、吸收器；3、接收器支架；4、托架；5、锯齿状。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种聚光太阳能集热器，如图2所示，一种聚光太阳能集热器，包括聚光器1和吸收器2，聚光器1通过接收器支架3与吸收器2固定在一起，聚光器1通过托架4放置地面上，托架4上设有与吸收器2平行的轴，聚光器1通过该轴旋转连接在接收器支架3上。

如图3所示，聚光器1呈抛物线状，抛物线满足下列方程式：

X＝rsint-I(t)cost

y＝rcost-I(t)sint

渐开线段：

I(t)＝rt(0≤t≤π/2+θ_ac)

曲线段：

$I\left(t\right)=\frac{r(\frac{\mathrm{\π}}{2}+t+{\mathrm{\θ}}_{ac}-cos(t-{\mathrm{\θ}}_{ac}))}{1+sin(t-{\mathrm{\θ}}_{ac})},(\frac{\mathrm{\π}}{2}+{\mathrm{\θ}}_{ac}\≤t\≤\frac{3\mathrm{\π}}{2}-{\mathrm{\θ}}_{ac})$

式中：θ_ac为接收角(rad)；

R为金属接收管半径(m)；

T为角度变量参数(rad)；

如图3所示，聚光器1的抛物线的渐开线段的尖角部分呈锯齿状5设置。优选为呈“V”形。

对于缝隙大小为g的锯齿型线条，起始角

$t1,2=\±\sqrt{{(g/r)}^2+2g/r}$

满足条件1的折线斜率k

$k\≥tan\mathrm{\θ}=\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)$

$\mathrm{\θ}=\mathrm{\π}-(tan-1(\frac{\cos t+t\sin t}{\sin t-t\cos t})-sin-1(\frac{r}{r+g}\left)\right);$

满足条件2的折线斜率k

$k\≤\frac{1}{tan(\mathrm{\θ}+2{\sin }^{-1}(\frac{r}{r+g}))};$

g/r＜0.51时存在斜率k满足以上两个条件。

本实用新型的工作原理是，光线进入缝隙后经过聚光器1的锯齿状5处，具有2个尖角形，使每段镜面都满足上述两个条件，这种方法，不能保证缝隙底部的光线经反射都被吸收器2吸收，但在不改变曲线方程的情况下，可将损失的光能降到最少。

实施例2：一种聚光太阳能集热器，与实施例1的不同之处在于，如图4所示，聚光器1的抛物线的渐开线段的尖角部分呈“W”形。

本实用新型的工作原理是，光线进入缝隙后经过聚光器1的锯齿状5处，具有5个尖角形，使每段镜面都满足上述两个条件，这种方法，光线经反射都被吸收器2吸收，保证光线不会从缝隙中漏过。

实施例3：一种聚光太阳能集热器，与实施例1的不同之处在于，如图5所示，聚光器1的抛物线的渐开线段的尖角部分呈多“V”形。

本实用新型的工作原理是，光线进入缝隙后经过聚光器1的锯齿状5处，具有5个尖角形，使每段镜面都满足上述两个条件，这种方法，随着“V”的个数增加，缝隙和相对聚光比都在增加，且增加幅度越来越小，损失光能越来越少。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种聚光太阳能集热器，包括聚光器(1)和吸收器(2)，其特征在于：所述聚光器(1)呈抛物线状，抛物线满足下列方程式：

X＝rsint-I(t)cost

y＝rcost-I(t)sint

渐开线段：

I(t)＝rt(0≤t≤π/2+θ_ac)

曲线段：

$I\left(t\right)=\frac{r(\frac{\mathrm{\π}}{2}+t+{\mathrm{\θ}}_{ac}-cos(t-{\mathrm{\θ}}_{ac}\left)\right)}{1+sin(t-{\mathrm{\θ}}_{ac})},(\frac{\mathrm{\π}}{2}+{\mathrm{\θ}}_{ac}\≤t\≤\frac{3\mathrm{\π}}{2}-{\mathrm{\θ}}_{ac})$

式中：θ_ac为接收角(rad)；

R为金属接收管半径(m)；

T为角度变量参数(rad)；

所述聚光器(1)的抛物线的渐开线段的尖角部分呈锯齿状(5)设置。

2.根据权利要求1所述的一种聚光太阳能集热器，其特征在于：

对于缝隙大小为g的锯齿型线条，起始角

$t1,2=\±\sqrt{{(g/r)}^2+2g/r}$

满足条件1的折线斜率k

$k\≥tan\mathrm{\θ}=\left(\frac{\mathrm{\θ}}{2}\right)$

$\mathrm{\θ}=\mathrm{\π}-(tan-1(\frac{\cos t+t\sin t}{\sin t-t\cos t})-sin-1(\frac{r}{r+g}\left)\right);$

满足条件2的折线斜率k

$k\≤\frac{1}{tan(\mathrm{\θ}+2{\sin }^{-1}(\frac{r}{r+g}\left)\right)};$

g/r＜0.51时存在斜率k满足以上两个条件。

3.根据权利要求1所述的一种聚光太阳能集热器，其特征在于：所述聚光器(1)的抛物线的渐开线段的尖角部分呈“V”形或“W”形或多“V”形。

4.根据权利要求1所述的一种聚光太阳能集热器，其特征在于：所述聚光器(1)通过接收器支架(3)与吸收器(2)固定在一起，聚光器(1)通过托架(4)放置地面上，托架(4)上设有与吸收器(2)平行的轴，聚光器(1)通过该轴旋转连接在接收器支架(3)上。