[發明專利]含有匯聚功能黑體腔的兩級拋物型槽式太陽能聚光系統

無效

• 申請號: 201210596262.X
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103185403A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 鞏亮;王富強;黃善波;林日億;閆凱;曹營;李夏赟;魏東蘭;張慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: F24J2/10
• 分類號: F24J2/10;F24J2/24;F24J2/46;F24J2/48;F24J2/54
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技術領域

本發明涉及太陽能聚光系統領域，具體涉及含有匯聚功能黑體腔的兩級拋物型槽式太陽能聚光系統。

背景技術

太陽能資源具有分布廣泛，資源豐富，取之不盡，用之不竭等優點。盡管太陽能輻射總能量巨大，但是到達地球大氣層外緣的能流密度較低，僅為1367W/m²左右。由于大氣層中的CO₂、水蒸氣以及灰塵等粒子的吸收、衰減等作用，到達地球表面的能流密度更低。在可見度為22km晴朗天空下、中緯度地區的地球表面的太陽輻射能流密度僅為600～800W/m²。由于太陽能資源的能流密度比較低，必須通過匯聚技術以提高能流密度使低能流密度的太陽能匯聚在較小的換熱面上。常見的聚集技術有：槽式、碟式、塔式等。以太陽能裂解水制氫、太陽能熱推進等為代表的先進太陽能高溫熱轉換技術的工作溫度可達到1500K，甚至更高，但造價和成本很高。常規單級聚集系統由于聚光比低等因素無法滿足太陽能高溫熱利用。

文獻[1](申請號：201210046835.1，名稱為：基于槽式拋物面反射鏡和人工黑體的太陽能聚集器)的發明專利申請中提出了一種基于槽式拋物面反射鏡和人工黑體的太陽能聚集器，以達到提高聚光系統聚光比的目的。然而，文獻[1]中的一級拋物型槽式匯聚面是由兩片主反射鏡間隔一定距離組成，在生產過程中是將一個大的拋物型匯聚面中心處開一個小裂縫，如此在實際生產過程中會帶來諸多問題，如：一級拋物型匯聚面強度的降低、增加了加工工藝的難度及增大了聚光系統鏡面誤差等。此外，文獻[1]中提出的人工黑體腔由于開口的作用，會加大人工黑體腔、管式吸熱器與環境間的對流換熱損失。

發明內容

本發明旨在解決上述問題，提供了含有匯聚功能黑體腔的兩級拋物型槽式太陽能聚光系統，它克服了一級拋物型匯聚面強度低、加工工藝難和鏡面誤差大，人工黑體腔、管式吸熱器與環境間的對流換熱損失大等弊端，其采用的技術方案如下：

含有匯聚功能黑體腔的兩級拋物型槽式太陽能聚光系統，主要由反射鏡和空腔式真空集熱管組兩部分組成，所述反射鏡包括主反射鏡和副反射鏡，所述主反射鏡與副反射鏡通過支架相連接，所述主反射鏡一體成形，所述主反射鏡和副反射鏡的匯聚面上均涂有高反射率涂層；

所述空腔式真空集熱管組主要由人工黑體腔外殼和設置于人工黑體腔外殼中的管式吸熱器組組成，所述人工黑體腔外殼頂部開有入射口；

所述人工黑體腔外殼位于主反射鏡和副反射鏡之間；

所述副反射鏡反射面為一個橢圓面，其橢圓面上焦點與主反射鏡焦點重合，橢圓面下焦點位于人工黑體腔外殼中心處，副反射鏡將經過主反射鏡匯聚后的入射太陽光束進行再次反射，最終聚焦到位于人工黑體腔外殼中的管式吸熱器組上。

在上述技術方案基礎上，所述入射口為復合拋物面狀。

在上述技術方案基礎上，所述入射口的寬度為人工黑體腔外殼直徑的3％～5％。

在上述技術方案基礎上，所述入射口處安裝有含有寬帶隙半導體選擇性透過涂層的光學窗口。

在上述技術方案基礎上，所述人工黑體腔外殼的內壁面涂有高反射率涂層。

在上述技術方案基礎上，所述高反射率涂層為真空鍍鋁涂層或拋光蒸鍍薄膜銀涂層。

在上述技術方案基礎上，所述寬帶隙半導體為二氧化錫、三氧化銦或錫酸鎘。

在上述技術方案基礎上，該含有匯聚功能黑體腔的兩級拋物型槽式太陽能聚光系統還包括轉動機構和太陽光跟蹤裝置，所述轉動機構可驅動反射鏡進行旋轉，所述太陽光跟蹤裝置在太陽光信號接收器感知光角變化時，向控制器發出指令，控制轉動機構旋轉到達正對太陽位置時停止。

在上述技術方案基礎上，所述空腔式真空集熱管組相對于地面始終靜止。

本發明具有如下優點：無需在主反射鏡中心處開裂縫從而具有不增加額外的加工工藝、主反射鏡強度高、鏡面誤差小的優點，入射口為復合拋物面狀可達到再次匯聚入射太陽光的功能；入射口寬度為人工黑體腔外殼直徑的3％～5％以達到降低腔體反射損失的目的，入射口處安裝有含有寬帶隙半導體選擇性透過涂層的光學窗口可保證光學窗口對太陽輻射透過性的同時，將管式吸熱器組發出的熱輻射反射回到人工黑體腔外殼腔體內而減少管式吸熱器組向環境輻射換熱損失及減少人工黑體腔與環境間的對流換熱損失。

附圖說明

圖1：本發明的結構示意圖；

圖2：本發明所述空腔式真空集熱管組的放大結構示意圖；

符號說明：

1.主反射鏡，2.副反射鏡，3.支架，4.人工黑體腔外殼，5.管式吸熱器組，6.入射口，7.光學窗口。