專利名稱：一種太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能利用領(lǐng)域，更具體地說是涉及太陽能熱轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能是人類可以利用的最豐富的能源，也是最廉價(jià)，最有發(fā)展前途的能源。目前太陽能發(fā)電有兩大類型，分別是太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電，太陽能光伏發(fā)電使用比較廣泛，現(xiàn)在已經(jīng)深入到各式各樣設(shè)備的控制和日常生活中，如光電二極管的廣泛使用和太陽能電池等微型用電用途。由于光伏發(fā)電的材料制造成本比較高，工藝復(fù)雜，光伏發(fā)電的成本是火力發(fā)電成本的幾倍到十幾倍；另一大類太陽能光熱發(fā)電，常見的有槽式、塔式以及碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)。槽式集熱反射鏡中，陽光被聚焦成一條直線上，工作物質(zhì)在焦點(diǎn)線上的管道內(nèi)運(yùn)行，被陽光加熱成蒸氣來推動各式各樣的蒸汽機(jī)進(jìn)行發(fā)電，其特點(diǎn)是可以由無數(shù)的槽式聚光集熱系統(tǒng)聯(lián)合組成，以提供大量的蒸氣來推動大型的蒸汽機(jī)進(jìn)行發(fā)電，由于該集熱器工作時(shí)，陽光被聚焦成一條直線，焦點(diǎn)上的溫度一般不高，只能將工作物質(zhì)加熱到300℃左右，由于槽式集熱的面積大，而且比較長，所以三維同時(shí)跟蹤陽光十分困難，一般只能用兩維跟蹤。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是由多個跟蹤太陽光的裝置，將陽光反射或通過光纖將陽光聚焦在高塔頂點(diǎn)上，該處的溫度高達(dá)幾千度，工作物質(zhì)在焦點(diǎn)內(nèi)運(yùn)行，以產(chǎn)生需要溫度的蒸氣來推動蒸汽機(jī)發(fā)電，該法不但占地面積大，投資相對比較高，而且陽光總的光電轉(zhuǎn)換凈效率比其他的兩種低，因此，發(fā)電成本相比其他兩種的方法高。第三類是碟式，其特點(diǎn)是跟蹤太陽光的是一個巨大的聚光集熱鏡，陽光被聚焦在一個點(diǎn)上。焦點(diǎn)上的溫度可以高達(dá)幾千度，該法可以采用將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，或在焦點(diǎn)上通過工作物質(zhì)，用控制流量的方法來控制工作物質(zhì)的溫度，被加熱成蒸氣的工作物質(zhì)來推動安裝在反射鏡下部的蒸汽機(jī)進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電后的工作物質(zhì)，被重新抽到焦點(diǎn)上重新加熱，這樣不斷循環(huán)，光電轉(zhuǎn)換的凈效率是三種類型中最高的，但由于該系統(tǒng)陽光集熱面積較小，所以即使在強(qiáng)烈的陽光照射下，每小時(shí)最多只能發(fā)出幾十千瓦的電力，其缺點(diǎn)是有陽光時(shí)才能發(fā)出電力，所以要配套蓄電設(shè)備或發(fā)出的電力直接送入大電網(wǎng)，成本一般比槽式的高。從現(xiàn)有技術(shù)中可以看出，目前世界上雖然經(jīng)過數(shù)十萬科學(xué)家的終生奮斗，但還是無法解決太陽能發(fā)電成本高于火力發(fā)電成本的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種不僅太陽能吸收率高，發(fā)電成本低于火力發(fā)電成本，而且能實(shí)現(xiàn)陽光三維全自動跟蹤的一種太陽能集熱器。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)上述目的一種太陽能集熱器，包括聚焦集熱裝置、支架以及設(shè)置在支架上的集熱管，集熱管為真空密封管道，集熱管內(nèi)設(shè)有管芯，其特征在于，所述聚焦集熱裝置主要由呈縱向設(shè)置的槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡兩部分組合而成，集熱管設(shè)置在聚焦集熱裝置的焦點(diǎn)線上，集熱管內(nèi)部管芯的兩端分別設(shè)置有水管與氣管，水管的出水管口設(shè)置有噴孔，水管的出水管口以及氣管的進(jìn)氣口均設(shè)置在集熱管的管芯內(nèi)。
作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述集熱管的管芯外部設(shè)置雙層真空管腔，管芯與該真空管腔內(nèi)壁之間設(shè)置若干個支撐腳將管芯固定于真空管腔的中間位置。
所述集熱管內(nèi)設(shè)置有遠(yuǎn)紅外線反射膜，管芯的水管與氣管均設(shè)置絕熱層，水管的管口設(shè)有單向閥。
所述槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡主要由若干面反射鏡組合單元組合而成，相鄰兩組合單元之間緊密連接在一起。
所述支架設(shè)置在集熱管與聚焦集熱裝置之間，集熱管的下端進(jìn)氣口設(shè)置在盤狀拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處。
所述集熱管的下端設(shè)置為圓弧曲面，集熱管的下端進(jìn)氣口位于該圓弧曲面的圓心位置。
所述支架上設(shè)置橫桿連接槽形拋物面反射鏡的兩側(cè)，橫桿的兩端分別設(shè)置凹槽，該凹槽與集熱管相互平行。
本發(fā)明采用上述技術(shù)解決方案所能達(dá)到的有益效果是本發(fā)明采用槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡將陽光聚焦反射到集熱管上，集槽式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)于一身，可以配合太陽三維跟蹤裝置使用，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，其光電轉(zhuǎn)換凈效率達(dá)到20％以上，其制造成本為現(xiàn)有技術(shù)中的十分之一，另外集熱管通過設(shè)置水管與氣管，水管的管口設(shè)置一小孔作為噴孔，使流經(jīng)水管內(nèi)的工作物質(zhì)到達(dá)噴孔處時(shí)轉(zhuǎn)換為水珠的形式，經(jīng)過集熱管內(nèi)部的高溫加熱，使水珠從液態(tài)轉(zhuǎn)換為高溫氣體，其過程使集熱管管芯內(nèi)部形成熱對流，提高太陽能的吸收率，另外，高溫氣體輸出儲存于蓄熱系統(tǒng)中，以蓄熱代替蓄電，可以根據(jù)需要無論白天還是黑夜均可發(fā)電，發(fā)電后的工作物質(zhì)，被重新抽到焦點(diǎn)上重新加熱，這樣不斷循環(huán)，使本發(fā)明不但可以在沿海地區(qū)使用，還可以在沙漠缺水的地區(qū)使用。


圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為B-B的局部放大圖；圖5為本發(fā)明的集熱管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的集熱管A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的集熱管的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說明1、聚焦集熱裝置 1-1、槽形拋物面反射鏡 1-2、盤狀拋物面反射鏡 1-3、反射鏡組合單元 2、支架 3、集熱管 4、管芯 5、水管 5-1、出水管口 5-2、噴孔 6、氣管6-1、進(jìn)氣口 7、支撐腳 8、橫桿 9、凹槽具體實(shí)施方式
如圖1～圖7所示，一種太陽能集熱器，包括聚焦集熱裝置1、支架2以及設(shè)置在支架2上的集熱管3，集熱管3為真空密封管道，集熱管的下端設(shè)置為圓弧曲面，集熱管3內(nèi)設(shè)置有遠(yuǎn)紅外線反射膜，使入射于集熱管內(nèi)的太陽光中的遠(yuǎn)紅外線能量保存于管內(nèi)，以提高吸熱率，集熱管3內(nèi)設(shè)有管芯4，聚焦集熱裝置1主要由呈縱向設(shè)置的槽形拋物面反射鏡1-1以及盤狀拋物面反射鏡1-2兩部分組合而成，槽形拋物面反射鏡1-1以及盤狀拋物面反射鏡1-2主要由若干面反射鏡組合單元1-3組合而成，相鄰兩組合單元1-3之間緊密連接在一起。集熱管3設(shè)置在聚焦集熱裝置1的焦點(diǎn)線上，集熱管的內(nèi)部管芯4的兩端分別設(shè)置有水管5與氣管6，管芯的水管5與氣管6均設(shè)置絕熱層，水管5的出水管口5-1設(shè)有單向閥以及噴孔5-2，水管的出水管口5-1以及氣管的進(jìn)氣口6-1均設(shè)置在集熱管的管芯4內(nèi)，進(jìn)氣口6-1位于該圓弧曲面的圓心位置，使流經(jīng)水管內(nèi)的水到達(dá)噴孔5-2處時(shí)轉(zhuǎn)換為水珠的形式，經(jīng)過集熱管3內(nèi)部的高溫加熱，使水珠從液態(tài)轉(zhuǎn)換為高溫氣體，使高溫氣體與水珠之間形成溫差，并在集熱管管芯內(nèi)部形成熱對流，集熱管3的管芯4外部設(shè)置雙層真空管腔，管芯4與真空管腔內(nèi)壁之間設(shè)置若干個支撐腳7將管芯4固定于真空管腔的中間位置，支架設(shè)置在集熱管與聚焦集熱裝置之間，集熱管的下端進(jìn)氣口設(shè)置在盤狀拋物面反射鏡1-2的焦點(diǎn)處，通過槽形拋物面反射鏡1-1以及盤狀拋物面反射鏡1-2將陽光聚焦反射到集熱管3上，支架2上設(shè)置橫桿8連接槽形拋物面反射鏡的兩側(cè)，橫桿的兩端分別設(shè)置凹槽9，該凹槽9與集熱管相互平行。
安裝過程中，先將若干塊反射鏡組合單元連接組合成縱向設(shè)置的聚焦集熱裝置，將集熱管固定于支架上，調(diào)整集熱管的安裝位置，使其位于聚焦集熱裝置的焦點(diǎn)線上，然后，將集熱管內(nèi)部的水管與氣管管口分別連接供水裝置與集熱器蓄熱系統(tǒng)，聚焦集熱裝置的底部即盤狀拋物面反射鏡與全自動太陽光跟蹤系統(tǒng)連接，保證陽光垂直照射在集熱器上。
如以上所述，僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例而已，并非用來限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員都可做多種修改和變化，在不脫離發(fā)明的精神下，都在本發(fā)明所要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能集熱器，包括聚焦集熱裝置、支架以及設(shè)置在支架上的集熱管，集熱管為真空密封管道，集熱管內(nèi)設(shè)有管芯，其特征在于，所述聚焦集熱裝置主要由呈縱向設(shè)置的槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡兩部分組合而成，集熱管設(shè)置在聚焦集熱裝置的焦點(diǎn)線上，集熱管內(nèi)部管芯的兩端分別設(shè)置有水管與氣管，水管的出水管口設(shè)置有噴孔，水管的出水管口以及氣管的進(jìn)氣口均設(shè)置在集熱管的管芯內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述集熱管的管芯外部設(shè)置雙層真空管腔，管芯與該真空管腔內(nèi)壁之間設(shè)置若干個支撐腳將管芯固定于真空管腔的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述集熱管內(nèi)設(shè)置有遠(yuǎn)紅外線反射膜，管芯的水管與氣管均設(shè)置絕熱層，水管的管口設(shè)有單向閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡主要由若干面反射鏡組合單元組合而成，相鄰兩組合單元之間緊密連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述支架設(shè)置在集熱管與聚焦集熱裝置之間，集熱管的下端進(jìn)氣口設(shè)置在盤狀拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述集熱管的下端設(shè)置為圓弧曲面，集熱管的下端進(jìn)氣口位于該圓弧曲面的圓心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能集熱器，其特征在于，所述支架上設(shè)置橫桿連接槽形拋物面反射鏡的兩側(cè)，橫桿的兩端分別設(shè)置凹槽，該凹槽與集熱管相互平行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能集熱器，包括聚焦集熱裝置、支架以及設(shè)置在支架上的集熱管，集熱管為真空密封管道，集熱管內(nèi)設(shè)有管芯，其特征在于，所述聚焦集熱裝置主要由呈縱向設(shè)置的槽形拋物面反射鏡以及盤狀拋物面反射鏡兩部分組合而成，集熱管設(shè)置在聚焦集熱裝置的焦點(diǎn)線上，集熱管內(nèi)部管芯的兩端分別設(shè)置有水管與氣管，水管的出水管口設(shè)置有噴孔，水管的出水管口以及氣管的進(jìn)氣口均設(shè)置在集熱管的管芯內(nèi)。本發(fā)明用于太陽能熱轉(zhuǎn)換裝置中，太陽能吸收率高，調(diào)整方便，成本低，具有良好的推廣價(jià)值。
文檔編號F24J2/12GK101071000SQ20071002868
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者冼泰來 申請人:冼泰來