專利名稱：板架膜拋物槽太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽能集熱器，尤其涉及一種 板架膜拋物槽太陽能加熱器。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種清潔環(huán)保、永不衰竭的新能源，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民日 常生活中得到廣泛的應(yīng)用。太陽能加熱技術(shù)是太陽能應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之 一。目前利用最多的太陽能加熱器是真空玻璃圓管式加熱器，其缺點是固定安 放，方向不可調(diào)，因此，在一年中只有很短的時間，其玻璃圓管的軸線才能與 陽光垂直，即使在這一時刻，由于玻璃圓管表面的曲面性質(zhì)，導(dǎo)致射入的陽光 與玻璃圓管表面上的各個點形成了不同的入射角，很大部分的陽光被反射而損 失，所以，其陽光收集與能量轉(zhuǎn)換率更不理想。
中國專利01268860.6提供了一種自動追蹤式拋物鏡聚焦太陽能加熱器， 由底座、拋物反射鏡和集熱器組成，在底座上裝有由追蹤電機、電路板、T形 梁，驅(qū)動蝸輪、追蹤傳感器等組成的自動追蹤太陽系統(tǒng)，且集熱器采用了圓柱 形或球形結(jié)構(gòu)，其軸線和拋物鏡面的焦線重合，能把陽光聚焦成為一條線段， 使射入的陽光在任何時刻都能經(jīng)拋物竟面反射后垂直照射到集熱器的表面，極 大地提高了陽光的能量收集與轉(zhuǎn)換效率。但是由于該動追蹤式拋物鏡槽集熱器 的拋物反射鏡面加工技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，只能適用于家用的小型太陽能加 熱器，而且其制備成本高，不能在實際生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低、吸熱效率高的板 架膜拋物槽太陽能集熱器。
本發(fā)明的板架膜拋物槽太陽能集熱器，包括拋物槽反光膜和集熱管；其中 拋物槽反光膜由拋物槽支架支撐固定；集熱管安裝在拋物槽支架的焦點位置； 所述拋物槽支架及拋物槽反光膜截面的坐標曲線方程為F (x) =x2/99。
所述拋物槽支架通過集熱管由底座支撐，并能靈活地轉(zhuǎn)動。所述集熱管焊接在底座上，使拋物槽支架在轉(zhuǎn)動時集熱管保持穩(wěn)固不動。 本發(fā)明的拋物槽反光膜是由PVC板基材、鋁膜及氟碳涂層復(fù)合而成的復(fù) 合反光膜。其制備方法是先用固體膠將基材與鋁膜粘合在一起，再采用靜電
噴涂技術(shù)將氟碳涂料噴涂于鋁膜上，使鋁膜表面生長一層lum 2um厚的氟碳涂層。
拋物槽反光膜的跨度設(shè)計在110 130cm的范圍，高度在30 42cm的范圍為宜。
本發(fā)明的集熱管可采用經(jīng)下述工藝處理的金屬吸熱管將金屬管經(jīng)清洗、 去油、干燥處理后，在700 80(TC下退火70 85秒，在金屬管的表面形成藍色 的氧化吸熱層，然后通過超聲霧化沉積工藝，在金屬管表面噴涂一層SnCb涂 層。
超聲霧化沉積工藝為在霧化反應(yīng)設(shè)備中，以SnCl4水溶液為噴涂溶液， 在振蕩頻率為890 1013Hz的超聲波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和 SnCl4分子組成的霧化蒸汽；再向霧化反應(yīng)室中通入氧氣，攜帶霧化的SnCU、 H20蒸汽至加熱到300 40(TC的金屬吸熱管表面上，并在金屬吸熱管表面受熱 氧化，生成Sn02，沉積在吸熱管的表面。
金屬吸熱管的直徑設(shè)計在1.8 2.6cm的范圍內(nèi)為宜。
本發(fā)明的板架膜拋物槽太陽能集熱器，還可和能跟蹤裝置配合使用，以提 高其吸熱效率。
本發(fā)明的板架膜拋物槽太陽能集熱器，可通過串聯(lián)的方式形成太陽能集熱 系統(tǒng)，用于鍋爐發(fā)電、空調(diào)、洗浴、食品加工、紡織工業(yè)以及其它供熱系統(tǒng)利 用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、 結(jié)構(gòu)簡單，制作方便。本發(fā)明采用板架結(jié)合的方式制備而成，拋物槽 支架由方形鋼管精確彎成拋物曲線，再用氬弧焊焊接制成；反射膜以PVC塑 料板為基材，質(zhì)量輕，易成型；整個太陽能反射膜由拋物槽支架和固定在其上 的PVC反光膜組成，其結(jié)構(gòu)簡單，制作方便易行。
2、 成本低，熱效率高。本發(fā)明槽式拋物面太陽能加熱器，每平方米造價 低于100元人民幣，每100平方米的集熱系統(tǒng)可以每天產(chǎn)生10噸的熱水(85 度)或者5噸的開水，也可以產(chǎn)生300度以下的蒸汽，熱效率達到50%，功率 達50千瓦。在實際應(yīng)用時，可根據(jù)需要制備成各種規(guī)格和不同用途的太陽能 供熱系統(tǒng)，來代替常規(guī)燃煤鍋爐發(fā)電、空調(diào)、洗澡、食品加工、紡織工業(yè)、以及其它熱利用。
3、 堅固耐用，使用壽命長拋物面支架采用鋼管焊接而成，反射膜采用 由PVC板基材、鋁膜及氟碳涂層復(fù)合而成，復(fù)合反光膜表面的氟碳涂層化學(xué) 穩(wěn)定性好，能夠抗光催化劑的氧化還原作用，附著力牢固，不致于短期粉化、 脫落；吸熱管采用不銹鋼管制備而成。據(jù)測試，本發(fā)明反光膜的使用壽命在 10 12年；這種結(jié)構(gòu)的拋物面基體反射率高，堅固耐用，使用壽命可達到10
年之久。
4、 質(zhì)量小，維修、更換方便由于采用板架組合結(jié)構(gòu)，在其中任一部件 出現(xiàn)損傷或毀壞時，可方便地更換。


圖1為本發(fā)明拋物槽支架的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明拋物槽支架太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明拋物槽反光膜的截面坐標曲線方程。
具體實施例方式
一種板架膜拋物槽太陽能集熱器，包括底座4、拋物槽支架3、拋物槽反 光膜1和集熱管2。集熱管2貫穿在拋物槽支架內(nèi)距拋物面反光膜高度 24cm 25cm中心位置(即拋物槽的焦點位置)，其兩端焊接在底座4上。拋物 槽支架3通過集熱管2支撐養(yǎng)，而且拋物槽支架3可繞集熱管2轉(zhuǎn)動，而集熱 管保持穩(wěn)固不動。拋物槽反光膜l由拋物槽支架3支撐固定。參照圖1、 2。
其具體制作方法如飛
1、 槽式拋物面支架的制作將20x20mm的方形鋼管精確彎成拋物曲線， 用氬弧焊焊接制成槽式拋物面支架。拋物曲線的坐標曲線方程為(見圖2):
F (x) =x2/99 拋物面支架的各參數(shù)值的設(shè)計 拋物面支架的的總高度h=36.4cm; 拋物面支架的跨度d=120cm; 拋物面支架的長度S=5%cm;
2、 拋物面反光膜層的制作裁剪裁3000x1500mm、厚度為3mm的PVC 塑料板作為基材，用固體膠在PVC塑料板基材上粘合一層厚度為200~300um 的鋁膜，再采用靜電噴涂技術(shù)將FEVE氟碳涂料噴涂于鋁膜上，使鋁膜表面生長一層lum 2um厚的氟碳涂層。
3、 吸熱金屬管的制作將600 cm長，(？20mm的不銹鋼管(201 10crl7mn6ni5型號)經(jīng)清洗、去油、千燥處理后，在700 80(TC下退火70 85 秒，在金屬管的表面形成藍色(厚度為937 1000nm)的氧化吸熱層，然后置 于霧化反應(yīng)設(shè)備中，以SnCU水溶液為噴涂溶液，在振蕩頻率為8卯 1013Hz 的超聲波下，使SnCU水溶液分解成以水分子和SnCU分子組成的霧化蒸汽； 再向霧化杯中通入氧氣，攜帶霧化的SnCU、 H20蒸汽至加熱到300 40(TC的 金屬吸熱管表面上，并在金屬吸熱管表面受熱氧化，生成Sn02，沉積在吸熱 管的表面，使金屬管表面噴涂一層后厚度為100 200nm的SnO2薄膜。
4、 太陽能集熱器的制作將上述制作的PVC塑料板反光膜1搭接并固定 在拋物面支架3上，形成槽式拋物面反射膜；再將金屬吸熱管2通過拋物槽支 架3內(nèi)的圓孔貫穿安裝在距拋物面頂部24cm 25cm的高度(即拋物槽的焦點 位置)，然后將金屬吸熱管2的兩端焊接在底座4上。
5、 成本計算受光面積100平方米，鐵架材料3000元，加工及安裝費用 2000元，塑料板材1500元，反光膜卯0元，表面處理200元，吸熱管1000 元，控制跟蹤系統(tǒng)造價500元，總計9100元，每平米91元，而美國和德國的 拋物槽集熱器造價為每平方米300歐元，具有很大的經(jīng)濟效益。
6、 吸熱效率分析100平方米的集熱系統(tǒng)每天平均可產(chǎn)生85度以上的熱 水10噸(夏天產(chǎn)生的熱水要遠遠超過10噸，而冬天則低于3噸)，每年按260 個晴天計算，就能生產(chǎn)2600噸的熱水，節(jié)約能源按電力加熱1噸熱水需要花 費16元計為41600元；按燃氣加熱1噸熱水需要花費12元計為31200元。
權(quán)利要求
1、一種板架膜拋物槽太陽能集熱器，包括拋物槽反光膜(1)和集熱管(2)；其特征在于所述拋物槽反光膜(1)由拋物槽支架(3)支撐固定；所述集熱管(2)安裝在拋物槽支架的焦點位置；所述拋物槽支架(3)及拋物槽反光膜截面的坐標曲線方程為F(x)＝x2/99。
2、 如權(quán)利要求1所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述拋 物槽支架(3)通過集熱管(2)由底座(4)支撐。
3、 如權(quán)利要求1所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述拋物槽反光膜(O為由PVC板基材、鋁膜及氟碳涂層復(fù)合而成的復(fù)合反光膜。
4、 如權(quán)利要求3所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述復(fù) 合反光膜的制作是先用固體膠將基材與鋁膜粘合在一起，再采用靜電噴涂技術(shù)將氟碳涂料噴涂于鋁膜上，使鋁膜表面生長一層lum 2um厚的氟碳涂層。
5、 如權(quán)利要求1所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述集 熱管(2)為經(jīng)下述工藝處理的金屬吸熱管將金屬管經(jīng)清洗、去油、干燥處理后，在700 80(TC下退火70 85秒，在金屬管的表面形成藍色的氧化吸熱層， 然后通過超聲霧化沉積工藝，在金屬管表面噴涂一層Sn02涂層。
6、 如權(quán)利要求1所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述超 聲霧化沉積工藝為在霧化反應(yīng)設(shè)備中，以SnCU水溶液為噴涂溶液，在振蕩 頻率為890 1013Hz的超聲波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCU分 子組成的霧化蒸汽；再向霧化杯中通入氧氣，攜帶霧化的SnCU、 H20蒸汽至 加熱到300 40(TC的金屬吸熱管表面上，并在金屬吸熱管表面受熱氧化，生成 Sn02，沉積在吸熱管的表面。
7、 如權(quán)利要求1所述板架膜拋物槽太陽能集熱器，其特征在于所述金 屬吸熱管的直徑在1.8 2.6cm。
全文摘要
本發(fā)明的目的使提供一種本板架膜拋物槽太陽能集熱器，包括拋物槽反光膜和集熱管，其中拋物槽反光膜由拋物槽支架支撐固定，拋物槽支架活動安裝在底座上，并能靈活地在底座上轉(zhuǎn)動；集熱管安裝在拋物槽支架的焦點位置；所述拋物面支架及拋物面反光膜截面的坐標曲線方程為F(x)＝x²/99。本發(fā)明采用板架結(jié)合的方式制備而成，其結(jié)構(gòu)簡單，制作方便易行，成本低，熱效率高，在實際應(yīng)用時，可根據(jù)需要制備成各種規(guī)格和不同用途的太陽能供熱系統(tǒng)，來代替常規(guī)燃煤鍋爐發(fā)電、空調(diào)、洗澡、食品加工、紡織工業(yè)、以及其它熱利用。
文檔編號F24J2/04GK101451771SQ20081018412
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者侯晨光, 曦 宋, 杰 宋, 徐顯波, 謝二慶 申請人:蘭州大學(xué)