[發(fā)明專利]焦點固定型二次反射碟式太陽能集熱器

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• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111412669A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 許誠;李少奎;許宏宇;劉文毅;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F24S23/70
• 分類號: F24S23/70;F24S23/71;F24S30/40;F24S50/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于太陽能熱利用領域的焦點固定型二次反射碟式太陽能集熱器。該集熱器主要由回轉臺部件、拋物碟滑軌部件、光學鏡面部件及輔助設備構成。該集熱器的回轉基臺導軌水平固定于地面，回轉基臺安裝在回轉基臺導軌上，集熱器固定在支撐平臺上，回轉基臺沿回轉基臺導軌水平轉動以帶動集熱器及光學鏡面部件追蹤太陽方位角，再由拋物碟滑軌部件帶動拋物碟繞集熱器支架橫梁水平中軸線轉動追蹤太陽高度角，旋轉雙曲面二次反射鏡上焦點與下焦點連線垂直地面，上焦點與拋物碟聚集太陽光的焦點重合，最終實現焦點固定的二次反射式光路效果。該集熱器結構簡單、聚光比高、光斑固定且光線垂直向下等特點，可為多種高溫太陽能熱化學反應器提供光源。

技術領域

本發(fā)明屬于太陽能熱利用領域，特別涉及一種焦點固定型二次反射碟式太陽能集熱器。

背景技術

隨著全球能源需求的快速增長，傳統化石能源的大量使用導致的溫室效應和大氣污染等環(huán)境問題與能源安全問題日益凸顯，需要開發(fā)清潔能源部分或完全替代現有的化石能源，而太陽能作為儲量豐富的可再生能源，因其清潔、取之不盡用之不竭等優(yōu)點而備受青睞。

在太陽能光熱利用的過程中，太陽能集熱器作為光熱轉化系統的核心部件，在太陽能熱利用系統中占據重要地位，其集熱效果的優(yōu)劣直接影響到太陽能熱利用系統的效率和經濟性。現有的集熱器大致分為槽式、塔式、碟式和線性菲涅爾式，其中聚光比較高的塔式和碟式集熱器分別存在的問題為：塔式集熱器需要將笨重的吸熱設備放置于相當高的集熱塔上，不利于設備運行和維護；碟式集熱器的光斑會隨太陽移動而變動位置，不利于在焦斑處放置大型吸熱設備。故迫切希望研發(fā)一種新的集熱器，使集熱器可以放置于地面附近且不必移動位置。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種焦點固定型二次反射碟式太陽能集熱器，主要由回轉臺部件、拋物碟滑軌部件、光學鏡面部件及輔助設備構成；其特征在于，回轉基臺導軌水平固定于地面上，回轉基臺安裝在回轉基臺導軌上，支撐平臺固定于地面，吸熱器放置于支撐平臺上；I#拋物碟支撐軌、II#拋物碟支撐軌、I#集熱器支架與II#集熱器支架豎直方向平行固定于回轉基臺上，I#集熱器支架與II#集熱器支架分別布置在I#拋物碟支撐軌和II#拋物碟支撐軌外側；集熱器支架橫梁固定于I#集熱器支架與II#集熱器支架上端；旋轉雙曲面二次反射鏡固定于集熱器支架橫梁上；I#拋物碟滑軌、II#拋物碟滑軌分別放置于I#拋物碟支撐軌、II#拋物碟支撐軌上且由電動機驅動沿拋物碟支撐軌滑動，旋轉拋物碟固定于I#拋物碟滑軌和II#拋物碟滑軌上，且隨I#拋物碟滑軌和II#拋物碟滑軌一起運動；I#軸承桿鉸接于I#拋物碟滑軌后端和集熱器支架橫梁，II#軸承桿鉸接于II#拋物碟滑軌后端和集熱器支架橫梁，III#軸承桿鉸接于I#拋物碟滑軌前端和集熱器支架橫梁，IV#軸承桿鉸接于II#拋物碟滑軌前端和集熱器支架橫梁。回轉電動機的齒輪與回轉基臺的齒條嚙合，電動機的齒輪與I#拋物碟滑軌的齒條嚙合。

所述的焦點固定型二次反射碟式太陽能集熱器的集熱方法，其特征在于，回轉臺部件中，回轉基臺導軌水平固定于地面，回轉基臺安裝在回轉基臺導軌上，回轉基臺由根據太陽方位角轉動的回轉電動機驅動沿回轉基臺導軌水平轉動以帶動集熱器光學鏡面部件追蹤太陽方位角，支撐平臺固定于地面，保持集熱器運轉時相對于地面固定不動；

拋物碟滑軌部件中，I#拋物碟滑軌、II#拋物碟滑軌由I#拋物碟支撐軌、II#拋物碟支撐軌支撐且由根據太陽高度角轉動的電動機驅動沿I#拋物碟支撐軌、II#拋物碟支撐軌滑動以帶動旋轉拋物碟追蹤太陽高度角，軸承桿的作用是保持I#拋物碟滑軌、II#拋物碟滑軌沿I#拋物碟支撐軌、II#拋物碟支撐軌滑動的過程中不偏離軌道、進而保證旋轉拋物碟隨拋物碟滑軌運動過程中焦點固定在集熱器支撐橫梁的水平中軸線上；