[發明專利]一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201510732856.2
• 申請日: 2015-11-01
• 公開（公告）號: CN105202777A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 楊賓;左德功;楊亞帥;王雪麗;齊承英;鄧大仁
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: F24J2/12
• 分類號: F24J2/12;F24J2/05;G02B19/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 陳松

技術領域

本發明涉及一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，具體的說是一種應用在太陽能中低溫供熱的新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置。

技術背景

為發展太陽能的利用，必須提高集熱器的供熱溫度。到達地球表面太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度低并且太陽能具有間斷性和不穩定性等特點。因此如需提高集熱器的供熱溫度就需要通過聚光器來提高太陽能的能流密度。聚光型集熱器的種類有很多。槽式聚焦太陽能集熱器是中高溫集熱器的一種，主要由集熱器和作為聚光裝置的拋物柱面反射鏡反射面、跟蹤裝置組成，其中聚光裝置中的跟蹤裝置能夠不斷地調整集熱器的傾角和方位角，是集熱器產生中高溫熱水的保證。現有的跟蹤裝置大多分為單軸跟蹤裝置和雙軸跟蹤裝置兩種形式，雙軸跟蹤能夠保證入射光線時時刻刻垂直于集熱器開口，可以使得拋物柱面反射鏡反射面接收全部太陽直射輻射能，從而獲得比較多的能量。單軸跟蹤僅僅滿足入射光線與主光軸、焦線在同一平面內。由于太陽高度角的變化，入射光線與主光軸之間存在的夾角會造成余弦損失，使得配備單軸跟蹤系統的集熱器的拋物柱面反射鏡反射面接收到的太陽輻射量較低，但跟蹤裝置會增加整個系統的復雜程度，提高裝置成本，對裝置的控制也增加了整個系統的使用成本。在應用槽式聚焦太陽能集熱器的太陽能利用系統中，由于跟蹤裝置直接或間接產生的費用很大程度加長了系統的成本回收期，甚者在系統壽命期內整個系統會產生零收益的現象，從而影響了太陽能集熱器作為太陽能利用裝置的推廣應用，因此提供一種跟蹤裝置結構簡單、操作簡便，使用成本低的拋物柱面反射鏡式聚光裝置成為現有技術中亟待解決的問題。

發明內容

針對目前太陽能中低溫利用供熱溫度不高和集熱器集熱時間短、效率低的情況，本發明提供了一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，通過改進拋物柱面反射鏡式聚光裝置的結構，可以通過季節性的手動調節跟蹤裝置有效提高集熱器供熱溫度，并且同時提供一種通過合理的跟蹤方法，在降低設備硬件成本和使用成本的基礎上提高太陽能的利用率，從而提高太陽能利用的經濟性。使槽式集熱器在在太陽能中低溫利用時具有經濟性。

本發明提供了一種新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置，所述新型拋物柱面反射鏡式聚光裝置包括聚光組件、手動跟蹤組件、底座組件，所述聚光組件包括拋物柱面反射鏡及位于拋物柱面反射鏡內部的用于將集熱管固定在焦線上的集熱管定焦支撐部件和集熱管緊固部件，所述底座組件用于將整個拋物柱面反射鏡式聚光裝置固定安裝在地面上，所述手動跟蹤組件連接聚光組件和底座組件并可以用于手動調節拋物線反射鏡的俯仰角和方位角，其特征在于，所述底座組件包括用于固定在地面的底座及安裝在底座上方，用于支撐手動跟蹤組件的支柱，所述手動跟蹤組件包括下底板、轉動板、俯仰軸及下支桿安裝座、下支桿、上支桿、套管、上支桿安裝座，下底板安裝在支柱頂部且與地面平行，所述下底板和轉動板均為條形板，下底板的上表面和轉動板的下表面之間通過俯仰軸連接，轉動板可以俯仰軸為轉動軸在下底板上方轉動且可以放平覆蓋在下底板上，俯仰軸平行于下底板上表面，俯仰軸在下底板上的安裝位置接近下底板的一個端部，下底板與俯仰軸安裝位置相對的另一端部的側面具有缺口，轉動板下表面與缺口對應的位置具有上支桿安裝座，上支桿的頂端通過上支桿安裝座可轉動安裝在轉動板下表面，上支桿下半部分可以伸入下底板的缺口中，所述下支桿底端通過下支桿安裝座可轉動的安裝在下底板上表面接近缺口底部的位置，下支桿頂端安裝有套筒，所述套筒軸線與下支桿軸線垂直，通過將上支桿末端伸入套筒并將上支桿與套筒相對鎖定，可以將轉動板與下底板鎖定在固定的打開角度上，所述上支桿和下支桿及套筒可以將轉動板與下底板的夾角鎖定在15°到75°之間。所述轉動板上表面具有轉軸下托，拋物柱面反射鏡底部具有轉軸上托，拋物柱面反射鏡通過轉動下托、轉動上托及方位軸可轉動的連接于轉動板上表面，方位軸的軸線與用俯仰軸軸線方向垂直，且方位軸軸線與拋物柱面反射鏡的的焦線平行且通過拋物面的對稱面。拋物柱面反射鏡與轉動板的轉動角度可調且可鎖定。所述拋物柱面反射鏡的幾何聚光比為10-30。

所述的新型跟蹤拋物柱面反射鏡式聚光裝置，其特征是上支桿側面分布有用于容納緊固螺栓頭部的凹坑。套筒側面具有螺紋通孔，上支桿在套筒中的鎖定方式為從套筒側面螺紋通孔旋入緊固螺栓，并將緊固螺栓頭部伸入上支桿側面的凹坑中。