[发明专利]一种高聚光度的复合槽式集热器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，涉及一种高聚光度的复合槽式集热器，可以用于聚集太阳光能。

背景技术

槽式集热器是太阳能应用于供热系统的重要部件，目前采用的集热器有几种，各有一些缺点。

抛物线聚光集热器应用最为普遍，其聚光原理如图1所示，平行于y¹轴（即主光轴O¹F）的光线H，投到抛物线P点，过P点作抛物线的切线PM，和法线PN，则H点经P点反射投到抛物线的焦点F。

抛物线上的任何一点都具有上述功能。

但抛物线曲面的应用要求太阳光线始终与主轴平行，而实际上太阳光线从早到晚时刻都在变化，这就要求接收太阳能的接收器时刻跟踪太阳能旋转，需要复杂的机电结构，增加很大的成本。

CPC复合抛物面聚光集热器，发展近40年，但由其内部结构不理想，至今未能大量推广。

SPC半抛物线柱面聚光集热器，也在应用，虽然其受光角稍大，但一天内收发太阳的时间一般只有6个小时，其余时间的太阳能无法利用。

因此设计一种高聚光度，而又不需要跟踪太阳运动的聚光集热器，是大家一直致力研究的方向。

发明内容

 

本发明的目的是设计制造一种高聚光度的复合槽式集热器，以克服现有产品的一些缺陷，如：发展了近40年的CPC复合抛物面聚光集热器，但其内部结构仍不理想；SPC半抛物线柱面聚光集热器有效工作时间较短；抛物线聚光集热器要求跟踪太阳旋转，需要复杂的机电结构，增加很大的成本等缺点。

本发明的目的是这样实现的：一种高聚光度的复合槽式集热器，包括开口处与二个渐开面1下底相连的抛物面2，其特征为：还具有下底分别与抛物面2开口处相连的二个渐开面1。

渐开面1的渐开线基圆半径r、渐开线的展开角θ、抛物面2的抛物线焦距f之间的关系为：

  。

渐开面1的渐开线的展开角θ在1.1—2.8弧度之间。

渐开面1的渐开线的展开角θ取2.0284弧度为最好。    

采取以上措施的本发明的集热器能在不跟踪太阳的前提下，在一天内集热器都可接收到太阳光。其中太阳光最强的10点到14点，收聚强度最高，而其它时间也可收到太阳光，但强度略低。虽然比不上跟踪太阳系统的聚热度高，但比单纯的抛物线聚光要好得多。本发明适用于要求聚光度不是很高的太阳能热水供暖系统，有利于在中小城镇及农村居民推广太阳能供暖技术。

以下再结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。

附图说明

附图1是本发明（实施例）的结构示意图；

附图2是抛物线曲面聚光器的原理图；

附图3是渐开线曲面聚光器的原理图；

附图4是本发明由抛物线曲面和渐开线曲面组成的复合式太阳能聚光器原理图。

附图标记说明：渐开面1、抛物面2、底座3、渐开线4、抛物线5、渐开线基圆6。

具体实施方式

本发明主要包括开口处与二个渐开面1下底相连的抛物面2，还具有下底分别与抛物面2开口处相连的二个渐开面1。抛物面2下再连结有用角钢做成的底座3即可构成槽式集热器。本发明的渐开面1和抛物面2用金属片电镀做成。

渐开面1的渐开线基圆半径r、渐开线的展开角θ、抛物面2的抛物线焦距f之间的关系为：

  。

渐开面1的渐开线的展开角θ在1.1—2.8弧度之间。

渐开面1的渐开线的展开角θ取2.0284弧度为最好。    

抛物线曲面聚光器的原理如图2，平行于y¹轴（即主光轴O¹F）的光线H，投到抛物线P点，过P点作抛物线的切线PM，和法线PN，则H点经P点反射投到抛物线的焦点F。抛物线上的任何一点都具有上述功能。

渐开线曲面聚光器的原理如图4。

渐开线标准方程为，r为基圆的半径，θ为展开角，Q为渐开线上任意一点，RQ是过Q点的渐开线切线，EQ是过Q点的基圆切线，RQ垂直于EQ。依据渐开线的性质，任意方向的太阳光线SQ（Q为任意点）投射到渐开线上，经Q点反射后，都汇聚到原点O¹¹。