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申请/专利权人：广东工业大学

摘要：本发明属于太阳能利用设备技术领域，尤其涉及一种菲涅尔太阳能聚光集热器。本发明菲涅尔太阳能聚光集热器采用线性菲涅尔透镜与复合抛物面聚光器相结合，进而实现收集大面积的太阳能，并将太阳光聚焦到小范围并进行二次聚光，重力热管接收复合抛物面聚光器反射的光线，重力热管和复合抛物面聚光器设置于密闭中空结构的集热盒体内，结合了真空管集热器和平板型集热器的优点，能够避免外界环境的影响，在保证整体结构强度的基础上提高集热器的集热效率。

主权项：1.一种菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，包括：第一支架、第二支架、线性菲涅尔透镜和集热盒体；所述线性菲涅尔透镜设置于所述第一支架上，所述集热盒体设置于所述第二支架上，所述第一支架和所述第二支架通过连接管固定连接，所述线性菲涅尔透镜设置于所述集热盒体的上方且平行设置；所述集热盒体由钢化玻璃盖板、聚碳酸脂透明板体、阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体、铝合金边框及泡沫板组成；所述集热盒体为密闭中空结构，且盖板为所述钢化玻璃盖板，侧面为所述铝合金边框，底板为所述泡沫板；所述集热盒体内设置有与所述盖板平行设置的第一板体，所述第一板体为所述阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体；所述盖板与所述第一板体之间平行设置有第二板体，用于抑制空气对流，减少所述盖板表面的对流热损，所述第二板体为所述聚碳酸脂透明板体；所述第二板体的下方设置有肋片；所述盖板置于所述第二板体上方，用于提高所述集热器运行温度；所述第二板体与所述第一板体的距离为6mm～10mm，所述肋片的数量为两片以上，相邻所述肋片的间距为6mm～10mm，用于减少空气对流引发的热损失；所述第一板体嵌装有重力热管，所述第一板体的下方固定连接有复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器设置于所述重力热管与所述集热盒体的底板之间，所述重力热管的轴线设置于所述线性菲涅尔透镜的焦线处，所述重力热管用于接收所述复合抛物面聚光器反射的光线。

全文数据：一种菲涅尔太阳能聚光集热器技术领域[0001]本发明属于太阳能利用设备技术领域，尤其涉及一种菲涅尔太阳能聚光集热器。背景技术[0002]太阳能作为可再生绿色能源，具有取之不尽用之不竭、清洁无污染等优点，其优势成为了人类文明发展最可靠的保障。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，太阳能集热器是一种将太阳的辐射能集中起来并转换为热能的设备。太阳能集热器主要包括真空管集热器和平板型集热器等。真空管集热器具有集热效率高、保温性能好、运行可靠等优点，但是易受外力影响而破损。而平板型集热器虽然具有安全性高、承压能力强、吸热面积大等优点，但平板型集热器的缺点也很明显，主要在于其向四周散热时需要通过传导、对流和辐射等方式，热量损失较大。发明内容[0003]有鉴于此，本发明提供了一种菲涅尔太阳能聚光集热器，用于解决真空管集热器易受外力影响，平板型集热器热量损失较大的问题。[0004]本发明的具体技术方案如下：[0005]一种菲涅尔太阳能聚光集热器，包括:第一支架、第二支架、线性菲涅尔透镜和集热盒体；[0006]所述线性菲涅尔透镜设置于所述第一支架上，所述集热盒体设置于所述第二支架上，所述第一支架和所述第二支架通过连接管固定连接，所述线性菲涅尔透镜设置于所述集热盒体的上方且平行设置；[0007]所述集热盒体为密闭中空结构，所述集热盒体的盖板为透明盖板，所述集热盒体内设置有与所述透明盖板平行设置的第一板体；[0008]所述第一板体嵌装有重力热管，所述第一板体的下方固定连接有复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器设置于所述重力热管与所述集热盒体的底板之间，所述重力热管的轴线设置于所述线性菲捏尔透镜的焦线处，所述重力热管用于接收所述复合抛物面聚光器反射的光线。[0009]优选的，所述透明盖板与所述第一板体之间平行设置有第二板体；[0010]所述第二板体的下方设置有肋片。[0011]优选的，所述第二板体与所述第一板体的距离为6mm〜10mm;[0012]所述肋片的数量为两片以上，相邻所述肋片的间距为6mm〜10mm。[0013]优选的，所述重力热管的内壁设置有内螺纹。[0014]优选的，所述内螺纹的螺旋角为16。〜20°，所述重力热管的管截面的牙数为5〇〜70〇[0015]优选的，所述重力热管与所述复合抛物面聚光器之间设置有支撑块。[0016]优选的，所述重力热管为U型管。[0017]优选的，所述线性菲涅尔透镜的透射率大于90%;[0018]所述线性菲涅尔透镜的棱形槽的角度为3〇°〜45°。[0019]优选的，所述线性菲涅尔透镜和所述集热盒体的倾斜角度为70°〜80°。[0020]优选的，所述盖板为钢化玻璃盖板；[0021]所述第一板体为阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体；[0022]所述第二板体为聚碳酸脂透明板体；[0023]所述底板为保温板。[0024]本发明还提供了一种太阳能集热的方法，采用上述技术方案所述菲涅尔太阳能聚光集热器进行集热。[0025]优选的，重力热管的工质采用0.05wt%〜0•15wt%的庚醇水溶液；[0026]更优选的，重力热管的工质采用〇•lwt%的庚醇水溶液。[0027]综上所述，本发明提供了一种菲涅尔太阳能聚光集热器，包括:第一支架、第二支架、线性菲涅尔透镜和集热盒体;所述线性菲涅尔透镜设置于所述第一支架上，所述集热盒体设置于所述第二支架上，所述第一支架和所述第二支架通过连接管固定连接，所述线性菲涅尔透镜设置于所述集热盒体的上方且平行设置;所述集热盒体为密闭中空结构，所述集热盒体的盖板为透明盖板，所述集热盒体内设置有与所述透明盖板平行设置的第一板体;所述第一板体嵌装有重力热管，所述第一板体的下方固定连接有复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器设置于所述重力热管与所述集热盒体的底板之间，所述重力热管的轴线设置于所述线性菲涅尔透镜的焦线处，所述重力热管用于接收所述复合抛物面聚光器反射的光线。本发明菲涅尔太阳能聚光集热器采用线性菲涅尔透镜与复合抛物面聚光器相结合，进而实现收集大面积的太阳能，并将太阳光聚焦到小范围并进行二次聚光，重力热管接收复合抛物面聚光器反射的光线，重力热管和复合抛物面聚光器设置于密闭中空结构的集热盒体内，结合了真空管集热器和平板型集热器的优点，能够避免外界环境的影响，在保证整体结构强度的基础上提高集热器的集热效率。附图说明[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。[0029]图1为本发明实施例中的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的结构示意图；[0030]图2为本发明实施例中的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的局部剖切图；[0031]图3为图2圆圈区域的放大图；_[0032]图4为本发明实施例中的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的集热盒体的剖面示意图；[0033]1.第一支架;2.第二支架;3.线性菲涅尔透镜;4•集热盒体;5•连接管;6•盖板;7_第一板体;8.重力热管;9.复合抛物面聚光器;10.底板;11.第二板体;12.肋片；13•支撑块。具体实施方式[0034]本发明提供了一种菲涅尔太阳能聚光集热器，用于解决真空管集热器易受外力影响，平板型集热器热量损失较大的问题。[0035]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036]请参阅图1至图4,图1和图2分别为本发明实施例中的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的结构示意图和局部剖切图。图3为图2圆圈区域的放大图，图4为本发明实施例中的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的集热盒体的剖面示意图。[0037]本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的一个实施例，包括:第一支架1、第二支架2、线性菲涅尔透镜3和集热盒体4;[0038]线性菲涅尔透镜3设置于第一支架1上，集热盒体4设置于第二支架2上，第一支架1和第二支架2通过连接管5固定连接，线性菲涅尔透镜3设置于集热盒体4的上方且平行设置；[0039]集热盒体4为密闭中空结构，集热盒体4的盖板6为透明盖板，集热盒体4内设置有与透明盖板6平行设置的第一板体7;[0040]第一板体7嵌装有重力热管8,第一板体7的下方固定连接有复合抛物面聚光器9，复合抛物面聚光器9设置于重力热管8与集热盒体4的底板10之间，重力热管8的轴线设置于线性菲涅尔透镜3的焦线处，重力热管8用于接收复合抛物面聚光器9反射的光线。[0041]本发明实施例菲涅尔太阳能聚光集热器采用线性菲涅尔透镜3与复合抛物面聚光器9相结合，进而实现收集大面积的太阳能，并将太阳光聚焦到小范围并进行二次聚光，重力热管8接收复合抛物面聚光器9反射的光线，重力热管8和复合抛物面聚光器9设置于密闭中空结构的集热盒体4内，结合了真空管集热器和平板型集热器的优点，能够避免外界环境的影响，在保证整体结构强度的基础上提高集热器的集热效率。[0042]以上是对本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的另一个实施例进行详细的描述。[0043]请参阅图1至图4,本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的另一个实施例，包括:第一支架1、第二支架2、线性菲涅尔透镜3和集热盒体4;[0044]线性菲涅尔透镜3设置于第一支架1上，集热盒体4设置于第二支架2上，第一支架1和第二支架2通过连接管5固定连接，线性菲涅尔透镜3设置于集热盒体4的上方且平行设置；[0045]集热盒体4为密闭中空结构，集热盒体4的盖板6为透明盖板，集热盒体4内设置有与透明盖板6平行设置的第一板体7;[0046]第一板体7嵌装有重力热管8,第一板体7的下方固定连接有复合抛物面聚光器9，复合抛物面聚光器9设置于重力热管8与集热盒体4的底板10之间，重力热管8的轴线设置于线性菲涅尔透镜3的焦线处，重力热管8用于接收复合抛物面聚光器9反射的光线。[0047]重力热管8依靠重力使液态工质回流，与普通热管相比，重力热管8没有吸液芯，简化了热管内结构，减小了热管的加工难度，降低了成本;重力热管8内部结构自下而上分为蒸发段、绝热段和冷凝段，结构简单，冷凝液从冷凝段返回到蒸发段不是靠吸液芯所产生的毛细力，而是靠冷凝液自身的重力，大大加强了冷凝液体返回蒸发段的抽吸力，从而提高了传热能力。[0048]重力热管8和复合抛物面聚光器9通过密闭封装设置于密闭中空结构的集热盒体4内，与外界分隔开，能够有效防止重力热管8和复合抛物面聚光器9受到污染物以及水汽等的侵袭渗透，同时抵御极端天气和温度，减缓集热器老化，不与外界环境直接接触，能够避免外界环境的影响，延长集热器的寿命。[0049]本发明实施例菲涅尔太阳能聚光集热器采用线性菲涅尔透镜3与复合抛物面聚光器9相结合，进^实现收集大面积的太阳能，并将太阳光聚焦到小范围并进行二次聚光，能够在低成本的前提下实现高效率的集热，并使得线聚光焦斑始终落在吸热用重力热管8上，进而实现了免跟踪控制，能够聚焦东西向集热，并且重力热管8与线性菲涅尔透镜3的聚焦焦距耦合较优，可以使集热器的可靠性和稳定性大幅度提高，从而提高了集热器的吸光率，并且降低了维护成本和频率;重力热管8接收复合抛物面聚光器9反射的光线，重力热管8和复合抛物面聚光器9设置于密闭中空结构的集热盒体4内，结合了真空管集热器和平板型集热器的优点，能够避免外界环境的影响，在保证整体结构强度的基础上提高集热器的集热效率，并且集热器结构适中，成本较低。[0050]本发明实施例中，透明盖板6与第一板体7之间平行设置有第二板体n;[0051]第二板体11的下方设置有肋片12。[0052]本发明实施例中，第二板体11与第一板体7的距离为6mm〜10mm，优选为8mm;[OO53]肋片12的数量为两片以上，相邻肋片12的间距为6mm〜10mm，优选为8mm，从而形成了一个个小空间，有效地减少了空气对流引起的热损失。[00M]本发明实施例中，重力热管8的内壁设置有内螺纹。[0055]本发明实施例中，内螺纹的螺旋角为16°〜20°，重力热管8的管截面的牙数为50〜70〇[0056]重力热管8的内壁设置有内螺纹，较内壁光滑的重力热管相比，能够减小12%〜18%的平均液膜厚度，提高40%〜50%的平均换热系数，能够有效强化闭式重力热管8内部的沸腾和凝结换热，减小重力热管8的内热阻。[0057]本发明实施例中，重力热管8与复合抛物面聚光器9之间设置有支撑块13。支撑块13能够抵消重力热管8和复合抛物面聚光器9密闭封装时出现的负压。[0058]本发明实施例中，重力热管8为U型管。[0059]需要说明的是，重力热管8的数量可根据需要调整，此处不做具体限定。[0060]本发明实施例中，线性菲涅尔透镜3的透射率大于90%;[0061]线性菲涅尔透镜3的棱形槽的角度为30°〜45°，能够进一步提高集热器的集热效率。[0062]本发明实施例中，线性菲涅尔透镜3为透射率大于90%的聚甲基丙烯酸甲酯透明塑料，其采光面积为1.5mm2。[0063]本发明实施例中，线性菲涅尔透镜3和集热盒体4的倾斜角度为70°〜80°，优选为75°，能够使得集热器在满足冷凝液回流角度的需求下最大限度地强化传热。[0064]本发明实施例中，盖板6为钢化玻璃盖板；[0065]第一板体7为阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体；[0066]第二板体11为聚碳酸脂透明板体；[0067]底板10为保温板，优选为泡沫板；[0068]集热盒体4的侧面为铝合金边框。[0069]本发明实施例中，集热盒体4由钢化玻璃盖板、聚碳酸脂透明板体、阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体、铝合金边框及泡沫板等组成，钢化玻璃盖板置于聚碳酸脂透明板体上方，其优异的性能能使集热器运行温度提高至120°C，并且，钢化玻璃盖板具备透光率高、耐压、抗腐蚀的性能，能够在提高集热效率的基础上延长集热器的使用寿命至20〜30年；聚碳酸脂透明板体设置于钢化玻璃盖板与阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体之间，聚碳酸脂透明板体的采用可以抑制空气自然对流，从而减少钢化玻璃盖板表面的对流热损;聚碳酸脂透明板体与阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体的距离为6mm〜10mm，且聚碳酸脂透明板体下部设置有间距为6mm〜10mm的肋片12，从而形成了一个个小空间，有效地减少了空气对流引起的热损失。阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体在高温段有着较好的工作性能，其能够更好地适应本发明实施例集热器高效的集热效率所带来的高温效果，且选择性涂层的采用可以有效减少辐射热损，使得阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体较其它选择性涂层相比，能够提高4°C〜8°C的吸热温度，提高集热的效率。本发明实施例集热盒体4既减少了热损，又增加了得热，从而提高了集热器的效率。[0070]本发明实施例菲涅尔太阳能聚光集热器在结构上增设了线性菲涅尔透镜3和复合抛物面聚光器9,并采用免跟踪菲涅尔线聚焦东西向集热，使集热器的可靠性和稳定性大幅度提高，并且降低了维护成本和频率。此外，线性菲涅尔透镜3能够实现收集大面积的太阳能，并聚焦到小范围，而复合抛物面聚光器9二次聚光可以使太阳光辐射增强几倍到几十倍，聚光效果提升显著，线性菲涅尔透镜3和复合抛物面聚光器9的结合使得集热器的重力热管8数量大幅度减少，但集热效率显著提升，能够在低成本的前提下实现高效率的集热。[0071]以上是对本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种菲涅尔太阳能聚光集热器的一个应用例进行详细的描述。[0072]本发明应用例中，重力热管8的工质采用0.05wt%〜0.15wt%的庚醇水溶液。0•05wt%〜0•15wt%的庚醇水溶液为自湿润流体，其具备表面张力随着温度的升高先降低后升高的特性，因而会引起高低温端的表面张力差，使自湿润流体在加热过程中能够自发地润湿高温端，起到强化传热，提高烧干极限的作用。并且，0.05wt%〜0.15wt%的庚醇水溶液的毛细阻力远远小于纯水，只有纯水的22%〜83%，可以减少流动阻力，有利于工质在重力热管8中流动，进而起到强化工质传热的效果。[0073]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，包括:第一支架、第二支架、线性菲涅尔透镜和集热盒体；所述线性菲涅尔透镜设置于所述第一支架上，所述集热盒体设置于所述第二支架上，所述第一支架和所述第二支架通过连接管固定连接，所述线性菲涅尔透镜设置于所述集热盒体的上方且平行设置；所述集热盒体为密闭中空结构，所述集热盒体的盖板为透明盖板，所述集热盒体内设置有与所述透明盖板平行设置的第一板体；所述第一板体嵌装有重力热管，所述第一板体的下方固定连接有复合抛物面聚光器，所述复合抛物面聚光器设置于所述重力热管与所述集热盒体的底板之间，所述重力热管的轴线设置于所述线性菲涅尔透镜的焦线处，所述重力热管用于接收所述复合抛物面聚光器反射的光线。2.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述透明盖板与所述第一板体之间平行设置有第二板体；所述第二板体的下方设置有肋片。3.根据权利要求2所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述第二板体与所述第一板体的距离为6mm〜10mm;所述肋片的数量为两片以上，相邻所述肋片的间距为6mm〜10mm。4.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述重力热管的内壁设置有内螺纹。5.根据权利要求4所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述内螺纹的螺旋角为16°〜20°，所述重力热管的管截面的牙数为50〜70。6.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述重力热管与所述复合抛物面聚光器之间设置有支撑块。7.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述重力热管为U型管。8.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述线性菲涅尔透镜的透射率大于90%;所述线性菲涅尔透镜的棱形槽的角度为30。〜45。。9.根据权利要求1所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述线性菲涅尔透镜和所述集热盒体的倾斜角度为7〇°〜80°。10.根据权利要求2所述的菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，所述盖板为钢化玻璃盖板；所述第一板体为阳极氧化选择性涂层铜铝复合板体；所述第二板体为聚碳酸脂透明板体；所述底板为保温板。

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