[其他]不跟蹤單邊拋物面集光集熱器無效
| 申請號: | 87207767 | 申請日: | 1987-05-12 |
| 公開(公告)號: | CN87207767U | 公開(公告)日: | 1988-03-02 |
| 發明(設計)人: | 金秋生;米貴忠;李振洲;王雄 | 申請(專利權)人: | 北京市朝陽區太陽能熱水器廠 |
| 主分類號: | F24J2/12 | 分類號: | F24J2/12 |
| 代理公司: | 北京市朝陽區專利代理事務所 | 代理人: | 孫鼎鉉 |
| 地址: | 北京市農*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 跟蹤 單邊 拋物面 集光集熱器 | ||
本發明屬于太陽能利用領域中的集熱裝置。
常見的太陽能集熱裝置多屬于平板型集熱器,它利用直達日射及漫射日射,不需太陽跟蹤系統,結構簡單,維護方便,在太陽能系統中應用最為廣泛。但是,由于太陽輻射到地面的能量密度低且隨時變化,效能低,供熱溫度低。為提高收光效能往往需要利用拋物面,復合拋物面(簡稱cpc)和半圓柱面等曲面作為集光器,將照射的太陽光聚焦再輻射到較小的吸收面(集熱裝置)上,以增高能量密度,并由此提高作用溫度。
由已知技術資料(參見《太陽能之應用及理論》黃文雄著)中得知:利用拋物線的一般方程y2=4fx,其中f為焦距,復合拋物面(cpc)集光器的反射面選取x≥f區段,它的吸熱面設在兩個拋物面的焦軸連面上,即x=f處;用半圓柱面作反射面的集光器,其吸熱面為寬各為半徑之半的二支板管,置于集光器的中部。從資料分析中知道:利用復合拋物面(cpc)和半圓柱面作集光器,其反射面面積和光孔面積之比的比值較大,換句話說在光孔面積相同的條件下,所需反射面面積較大。另外,在集光比相同的條件下,cpc型所需弧面長,半圓柱型所需弧面長次之,而本發明所需弧面短。這就是說cpc型和半圓柱面型集光器費材料,成本高,體積較大。
本發明的目的是提供一種不跟蹤的利用單邊拋物面為主????反射面的集光集熱器,以求達到減少反射面積及吸熱面積,又同時能提高輻射能量密度與供熱工質溫度的目的。
本發明的主要特征在于集光器的主反射面采用單邊拋物面,它選取拋物線方程y2=4fx的x≤4f區段的曲面,f值由所需采光面而定;吸熱面(體)在主反射面的上方(如圖所示)。
實驗證明:在光口面積和集光比相同的條件下,本發明的反射面面積比cpc型降低56.4%,比半圓柱型降低26.4%。如果光口面積相同,集熱器采用逆平板型,則本發明和半圓柱型相比,其吸熱面積減少50%,反射面面積減少32%,這就是說本發明的裝置體積大大減小,節省了原材料,降低了造價,而且提高供應工質溫度。
本發明的另一個特征在于吸熱體既可采用平板型集熱器,也可采用逆平板型集熱器,也可兩者串聯使用。
若采用平板型集熱器如圖1所示,光線透過透明蓋層(3)直射到吸熱體(2)上面,同時光線通過透明蓋層(3)入射到以單邊拋物面為主反射面的集光器(1)上,經聚焦作用反射到吸熱體(2)的底面,從而增加了吸熱體的受光量和能量密度。
由于平板型集熱器既受光照吸熱同時又散發熱量,若綜合考慮平衡關系,可采用如圖2所示的逆平板型集熱器,即在集熱器上面覆蓋一層保溫材料(4),這樣吸熱體雖只接收由反射聚焦的光照作用,但減少了熱量散發,可以提高供熱工質溫度。此時如果通過管路串連一個平板型集熱器作為第一級加溫裝置,經初加溫的工質再進入逆平板型集光集熱器進一步加溫,以獲得更高的工質溫度。這樣就充分發揮了其各自的功能優勢,大大提高了太陽能利用效能,同時又擴大了平板型集熱器的應用范圍。
圖1系平板型集光集熱器示意圖。
圖2系逆平板型集光集熱器示意圖。
圖中:(1)主反射面(集光器),(2)吸熱體,
(3)透明蓋層,(4)保溫材料,(5)調節輪,(6)滑輪,
(7)鋼絲繩,(8)支架。
本發明主要構成有主反射面(集光器)(1),吸熱體(2),透明蓋層(3),保溫材料(4),調節機構(5、6、7)和支架(8)等。
隨著季節的變化,可以通過調節機構(5、6、7)調節最佳傾斜角度來保證得到最佳受光量和高能量密度,以得到較高的供熱工質溫度。
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