[发明专利]横轴式非对称单抛物线复合免跟踪太阳能聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能聚光器，具体涉及一种横轴式非对称单抛物线复合免跟踪太阳能聚光器。

背景技术

众所周知，用在太阳能光热领域的复合抛物线聚光器，是利用渐开线、抛物线、直线等合理组成，用来增大收集太阳光的面积，达到提高转换温度的单元部件。聚光器可以单独使用，也可以组成大型聚光阵列形成聚光系统。图1是这种聚光器的截面形状，它是由一组以真空管吸热圆为基圆的对称的渐开线与一组对称的抛物线组成，对称轴为Yo，F1、F2是渐开线与抛物线的结合点，同时也是抛物线的焦点；F1、F2之间的距离为d1，d1是一组渐开线的底部开口宽度，聚光器上部一组抛物线的开口宽度为d2，高度为h，最大采光半角为θ。图2是这种复合聚光器阵列；由图中可见，真空管多数情况下安装时，真空管轴向沿东西向水平布置，开口朝向太阳光，照射到2θ角度以内的太阳光，经过直射或者反射后，汇聚到到吸热圆上。

使用中发现该复合聚光器存在许多不足之处。如图3、图4中，首先，尽管d2＞d1，当太阳光S实际入射角α大于θ时，经过反射后成为S2逃逸。因此，必须进行光跟踪才能可靠收集阳光。另外即使是在采光角范围内，等效的开口宽度d′小于d2，只是收集了安装宽度L的一部分，单位面积的采光效率较低。三是为避免前后聚光器遮挡光线，两个聚光器前后还要保持一定的距离M，这样更增加了占地面积，增加了支架材料。

发明内容

本发明提供了一种横轴式非对称单抛物线复合免跟踪太阳能聚光器，适合于以圆柱形为吸热体的真空管太阳能聚光集热，形成中低温集热输出，并可以方便的组成大型中低温太阳能集热阵列。与常见聚光器相比，本发明减少反光面积，并增大南北方向采光角度，不进行光跟踪就可以全天收集90°高度角范围的太阳光；大幅度降低了产品成本，减少故障率，便于安装和维修维护。

本发明通过以下技术方案实现：

一种横轴式非对称单抛物线复合免跟踪太阳能聚光器，包括一组展开角不相等的渐开线聚光板、单侧抛物线聚光板、圆柱形真空管、反射层、支架、同轴空心座和洗尘孔；所述反射层与所述聚光板钢性连接，所述聚光板与所述支架刚性连接，所述同轴空心座与所述支架钢性连接，所述圆柱形真空管固定在所述同轴空心座的内孔，所述聚光板的底面设有洗尘孔。

优选的，所述横轴式非对称单抛物线复合免跟踪太阳能聚光器的曲面是由渐开线和单侧抛物线X2=4fY1沿基圆轴向平移所经过的轨迹，是曲线做直线平移形成的曲面，曲面材质为硬质可弯曲材料，表面光滑，最低点开有3到5个直径8mm到12mm的洗尘孔。

优选的，聚光器纵向中轴线沿东西向水平放置，主要适合太阳光高度角的变化，采光角范围为90°，最低采光高度角为安装后抛物线外端点与渐开线外端点的连线与地平线之间的夹角。

优选的，非对称单抛物线复合聚光的聚光器的截面几何基准光轴线是垂直于接点与焦点的直线，基准光轴线与抛物线逆时针方向的夹角为聚光器高度方向采光半角。

优选的， 所述抛物线焦点位于所述渐开线上，所述焦点的展开角ΦA ＜所述渐开线的展开角φa，所述聚光器的最大采光半角βmax ＞所述聚光器高度方向采光半角β。

优选的，所述渐开线的基圆是圆柱形真空管的内圆管，所述渐开线的极坐标方程为：r_k= r / cosα；r_k是向径，α是压力角；r是所述内圆管外圆半径；其中一支是顺时针展开所得，一支是逆时针展开所得，顺时针展开角度较大，顺时针展开的展开角为φa = π±π/18，逆时针展开角度较小，逆时针展开的展开角为φb = π–ω，其中 0 ＜ω ＜π/4，所述顺时针的展开角大于所述逆时针的展开角，所述聚光板曲面材质为表面光滑的硬质可弯曲材料。

优选的，所述单侧抛物线聚光板的抛物线方程为X2=4fY1，其X轴与渐开线的向径平行，Y1轴与向径垂直，与坐标Y轴有一个夹角，所述聚光板曲面材质为表面光滑的硬质可弯曲材料。

优选的，所述单侧抛物线聚光板是抛物线X2=4fY1以焦点为轴心沿逆时针方向旋转，并与渐开线相接，接点为发生线的外端点，所述抛物线的焦点是接点与基圆圆心连线延长线与渐开线上的相交点，所述接点与所述相交点之间的距离D1和焦距f符合如下公式：f = D1/2( sinβ+ 1)， 所述β为采光半角，且π/6 ＜β＜π/4， D1 =                                                +。