專利名稱:不跟蹤單邊拋物面集光集熱器的制作方法
本發(fā)明屬于太陽能利用領(lǐng)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(dá)日射及漫射日射，不需太陽跟蹤系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，在太陽能系統(tǒng)中應(yīng)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(fù)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(shù)資料(參見《太陽能之應(yīng)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(fù)合拋物面(cpc)集光器的反射面選取x≥f區(qū)段，它的吸熱面設(shè)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(fù)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(fā)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(fā)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(dá)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(zhì)溫度的目的。
本發(fā)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(qū)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(fā)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(fā)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(fā)明的裝置體積大大減小，節(jié)省了原材料，降低了造價，而且提高供應(yīng)工質(zhì)溫度。
本發(fā)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(lián)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(jīng)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(fā)熱量，若綜合考慮平衡關(guān)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(fā)，可以提高供熱工質(zhì)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(jīng)初加溫的工質(zhì)再進(jìn)入逆平板型集光集熱器進(jìn)一步加溫，以獲得更高的工質(zhì)溫度。這樣就充分發(fā)揮了其各自的功能優(yōu)勢，大大提高了太陽能利用效能，同時又?jǐn)U大了平板型集熱器的應(yīng)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(diào)節(jié)輪，(6)滑輪，(7)鋼絲繩，(8)支架。
本發(fā)明主要構(gòu)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(diào)節(jié)機構(gòu)(5、6、7)和支架(8)等。
隨著季節(jié)的變化，可以通過調(diào)節(jié)機構(gòu)(5、6、7)調(diào)節(jié)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(zhì)溫度。
權(quán)利要求
1.不跟蹤單邊拋物面集光集熱器，包括集熱器和調(diào)節(jié)機構(gòu)[5、6、7]及支架[8]，其特征在于集光器主反射面為拋物線方程y2=4fx的x≤4f區(qū)段的單邊拋物面。
2.如權(quán)利要求
1所述的集熱器，其特征在于吸熱體〔2〕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(lián)使用。
專利摘要
一種太陽能集光集熱器，主反射面采用單邊拋物面，其與光口面積和集光比相同的其他集熱器相比較，大大減少反射面面積和吸熱體面積，從而縮小體積，節(jié)約材料，降低成本。吸熱體既可為平板型集熱器，也可用逆平板型集熱器，也可兩者串聯(lián)使用，擴(kuò)大了平板型集熱器的應(yīng)用范圍。
文檔編號F24J2/12GK87207767SQ87207767
公開日1988年3月2日 申請日期1987年5月12日
發(fā)明者金秋生, 米貴忠, 李振洲, 王雄 申請人:北京市朝陽區(qū)太陽能熱水器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan