[其他]不跟踪单边抛物面集光集热器

说明书

本发明属于太阳能利用领域中的集热装置。

常见的太阳能集热装置多属于平板型集热器，它利用直达日射及漫射日射，不需太阳跟踪系统，结构简单，维护方便，在太阳能系统中应用最为广泛。但是，由于太阳辐射到地面的能量密度低且随时变化，效能低，供热温度低。为提高收光效能往往需要利用抛物面，复合抛物面（简称cpc）和半圆柱面等曲面作为集光器，将照射的太阳光聚焦再辐射到较小的吸收面（集热装置）上，以增高能量密度，并由此提高作用温度。

由已知技术资料（参见《太阳能之应用及理论》黄文雄著）中得知：利用抛物线的一般方程y²＝4fx，其中f为焦距，复合抛物面（cpc）集光器的反射面选取x≥f区段，它的吸热面设在两个抛物面的焦轴连面上，即x＝f处；用半圆柱面作反射面的集光器，其吸热面为宽各为半径之半的二支板管，置于集光器的中部。从资料分析中知道：利用复合抛物面（cpc）和半圆柱面作集光器，其反射面面积和光孔面积之比的比值较大，换句话说在光孔面积相同的条件下，所需反射面面积较大。另外，在集光比相同的条件下，cpc型所需弧面长，半圆柱型所需弧面长次之，而本发明所需弧面短。这就是说cpc型和半圆柱面型集光器费材料，成本高，体积较大。

本发明的目的是提供一种不跟踪的利用单边抛物面为主    反射面的集光集热器，以求达到减少反射面积及吸热面积，又同时能提高辐射能量密度与供热工质温度的目的。

本发明的主要特征在于集光器的主反射面采用单边抛物面，它选取抛物线方程y²＝4fx的x≤4f区段的曲面，f值由所需采光面而定；吸热面（体）在主反射面的上方（如图所示）。

实验证明：在光口面积和集光比相同的条件下，本发明的反射面面积比cpc型降低56.4％，比半圆柱型降低26.4％。如果光口面积相同，集热器采用逆平板型，则本发明和半圆柱型相比，其吸热面积减少50％，反射面面积减少32％，这就是说本发明的装置体积大大减小，节省了原材料，降低了造价，而且提高供应工质温度。

本发明的另一个特征在于吸热体既可采用平板型集热器，也可采用逆平板型集热器，也可两者串联使用。

若采用平板型集热器如图1所示，光线透过透明盖层（3）直射到吸热体（2）上面，同时光线通过透明盖层（3）入射到以单边抛物面为主反射面的集光器（1）上，经聚焦作用反射到吸热体（2）的底面，从而增加了吸热体的受光量和能量密度。

由于平板型集热器既受光照吸热同时又散发热量，若综合考虑平衡关系，可采用如图2所示的逆平板型集热器，即在集热器上面覆盖一层保温材料（4），这样吸热体虽只接收由反射聚焦的光照作用，但减少了热量散发，可以提高供热工质温度。此时如果通过管路串连一个平板型集热器作为第一级加温装置，经初加温的工质再进入逆平板型集光集热器进一步加温，以获得更高的工质温度。这样就充分发挥了其各自的功能优势，大大提高了太阳能利用效能，同时又扩大了平板型集热器的应用范围。

图1系平板型集光集热器示意图。

图2系逆平板型集光集热器示意图。

图中：（1）主反射面（集光器），（2）吸热体，

（3）透明盖层，（4）保温材料，（5）调节轮，（6）滑轮，

（7）钢丝绳，（8）支架。

本发明主要构成有主反射面（集光器）（1），吸热体（2），透明盖层（3），保温材料（4），调节机构（5、6、7）和支架（8）等。

随着季节的变化，可以通过调节机构（5、6、7）调节最佳倾斜角度来保证得到最佳受光量和高能量密度，以得到较高的供热工质温度。