專利名稱：一種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置。
背景技術(shù)：
面對傳統(tǒng)能源枯竭，環(huán)境污染和氣候變化等問題，作為新能源的太陽能發(fā)展越來越受到關(guān)注和重視，在太陽能利用中，太陽能集熱器是主要部件。集熱器分為非聚光和聚光集熱器，非聚光集熱器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、使用方便，但運(yùn)行溫度最高只能達(dá)100°C左右。不能達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的中溫和高溫，聚光型集熱器能夠達(dá)到較高的溫度，在發(fā)展過程中有槽式、碟式、塔式、復(fù)合拋物面(CPC)式，菲涅耳透鏡和菲涅耳反射聚光幾種形式。但是一般的聚光集熱器都要求整個聚光系統(tǒng)跟蹤太陽，像槽式聚光和碟式聚光，吸收器在上面，造成聚光比降低，且吸收器在上面跟著轉(zhuǎn)動，遮擋一部分太陽光，使熱損失加大，整個系統(tǒng)效率降低。降低系統(tǒng)熱性能和經(jīng)濟(jì)性。太陽能菲涅耳聚光器由于其質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、透光率高而廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)。其構(gòu)造方法為:使用多個同軸排列或平行排列的棱鏡所形成的一序列不連續(xù)曲面替代凸透鏡或凹透鏡的曲面，減小透鏡厚度，從而節(jié)約了材料和器件的安裝空間。它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的聚焦光發(fā)電和熱發(fā)電的重要器件。由于有機(jī)玻璃菲涅爾透鏡比玻璃透鏡可以設(shè)計的更大、更輕、更方便、成本更低。目前菲涅耳透鏡作為一種聚光器的應(yīng)用也越來越受重視。國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和個人從不同角度對其進(jìn)行了研究。從研究范圍來看，對菲涅爾透鏡的研究涵蓋了材料本身的光學(xué)性能、鏡面的楞型結(jié)構(gòu)、焦斑的位置火小尺寸以及焦斑的能量分布等多個方面。早在70年代美國NASA就對太陽菲涅爾聚光器的設(shè)計方法，透過率計算做了詳盡的概述，為以后菲涅耳聚光器的研究給予以指導(dǎo)作用；國內(nèi)1991年陜西省物理研究所郭孝武給出了綜合性的菲涅耳統(tǒng)一設(shè)計方法，給予了后來研究者以指導(dǎo)性作用，之后陸續(xù)有眾多學(xué)者對菲涅爾透鏡的設(shè)計性能以及效率計算提出各種具有建設(shè)性創(chuàng)新,2007年清華大學(xué)趙丹多新的Archimedes螺線式菲涅爾透鏡的設(shè)計及加工方法,簡化傳統(tǒng)聚光器加工工藝；2008年哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉穎系統(tǒng)地論述了太陽能聚光器能流密度分布理論。可見在現(xiàn)在太陽能應(yīng)用蓬勃的今天，菲涅耳聚光器的研究仍然是一重大課題。但在菲涅耳應(yīng)用方面都是用來高倍聚光發(fā)電，在中溫工業(yè)應(yīng)用，采用菲涅耳透鏡次跟蹤太陽，每日做一次調(diào)整的聚光裝置，國內(nèi)外尚未見到將該項技術(shù)直接應(yīng)用的報道及其示范樣機(jī)和產(chǎn)品。隨著社會的發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)業(yè)及民用生活對中溫需求的越來越大。所以開發(fā)一種聚光器次跟蹤太陽的聚光集熱系統(tǒng)；該裝置制作簡單，性能穩(wěn)定。特別是在風(fēng)力較大的沿海地區(qū)，如工業(yè)生產(chǎn)、海上產(chǎn)業(yè)平臺建設(shè)中的太陽能聚光發(fā)電，供熱，制冷海水淡化集成利用方面，比其它聚光裝置更具優(yōu)勢。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決太陽能在提供中高溫?zé)嵩捶矫娴膽?yīng)用，提出一種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置，它具有降低系統(tǒng)制作成本，提高能源的利用效率和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。本實用新型是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置，該裝置包括線聚光菲涅爾透鏡、支架、推桿電機(jī)、跟蹤控制器、吸收器；所述支架包括兩根軸桿，線聚光菲涅爾透鏡的兩端分別固定在兩根軸桿上，其中一根軸桿上設(shè)有能夠推拉該軸桿的推桿電機(jī)，所述推桿電機(jī)上連有跟蹤控制器，所述吸收器固定在線聚光菲涅爾透鏡的焦平面上。該裝置利用線聚光菲涅爾透鏡聚光，整個系統(tǒng)可以朝正南放置，每日調(diào)整一次透鏡傾角(緯度角-赤緯角)，吸收器采用超導(dǎo)熱管外套全玻璃真空管。所述線聚光菲涅爾透鏡采用偏向角較大的線性菲涅耳透鏡射聚光鏡。所述推桿電機(jī)和跟蹤控制器，只在開始工作前調(diào)整一次菲涅耳聚光透鏡傾斜角度，按當(dāng)?shù)?緯度角-赤緯角)調(diào)節(jié)。本實用新型的基本思想是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)使用、制作簡單，太陽能在工業(yè)應(yīng)用中高溫集熱。本實用新型的制作原理為:(I)透鏡焦距與最外微元棱鏡關(guān)系根據(jù)折射定律得下面公式:
權(quán)利要求1.種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置，其特征是，包括線聚光菲涅爾透鏡、支架、推桿電機(jī)、跟蹤控制器、吸收器；所述支架包括兩根軸桿，線聚光菲涅爾透鏡的兩端分別固定在兩根軸桿上，其中一根軸桿上設(shè)有能夠推拉該軸桿的推桿電機(jī)，所述推桿電機(jī)上連有跟蹤控制器，所述吸收器固定在線聚光菲涅爾透鏡的焦平面上。
2.權(quán)利要求1所述的吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置，其特征是，所述吸收器為超導(dǎo)熱管外套全玻璃真空管。
專利摘要本實用新型公開了一種吸收器固定式菲涅耳透鏡太陽能線聚光裝置，包括線聚光菲涅爾透鏡、支架、推桿電機(jī)、跟蹤控制器、吸收器。該裝置利用線聚光菲涅爾透鏡聚光，系統(tǒng)朝正南放置，每日調(diào)整一次透鏡傾角，吸收器采用超導(dǎo)熱管外套全玻璃真空管，得到溫度130-200℃的熱水或蒸汽?？梢越o工業(yè)車間和廠房，大型室內(nèi)運(yùn)動場所提供制冷、發(fā)電、采暖和通風(fēng)，海水淡化。利用于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)等方面。該裝置由于整個系統(tǒng)不是時時跟蹤太陽，每天只要調(diào)整一次菲涅耳線聚光透鏡傾角，使得太陽角度變化在線聚光透鏡的偏向角范圍內(nèi)，平均聚光比從8~12左右。提高了系統(tǒng)的利用效率，使整個系統(tǒng)能源利用率得到提高。
文檔編號F24J2/08GK202928124SQ20122063288
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者馬春元, 周希正, 李洪梅, 王軍旗, 陳芳, 劉正剛, 馬鴻良 申請人:山東山大能源環(huán)境有限公司, 山東大學(xué)