一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器的製作方法

2023-08-03 17:05:51

專利名稱：一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用技術領域，具體是一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱 管聚焦型集熱器。
背景技術：
現有平板中空玻璃或平板熱管集熱器，以及其他類型的集熱器，如槽型拋物柱體 聚光等，都不能最大限度跟蹤太陽從日出到日落的全過程，除非加裝昂貴的動力跟蹤系統 才能將太陽能全程利用。對於小型或家庭，如果為了獲取熱水或蒸汽，而需要使用高品質能 源電力來達到跟蹤利用太陽能的目的，顯然是不經濟的。另外，現有吸熱型集熱器由於傳導 的溫度在一個較低的範圍內，約50° 85°C左右，儘管在該領域技術發展較為成熟並在熱 水器行業獲廣泛推廣使用，但吸熱型熱水器僅僅只能在50° 80°C熱水範圍內使用，範圍 較小。
發明內容本實用新型提供一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，可無需外加 動力皆可跟蹤利用日出到日落太陽的全過程，相對於現有技術不僅有效利用太陽能，而且 降低了成本。一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，包括環狀熱管，所述環狀熱 管安裝在支架上，所述環狀熱管由多個直管、多個圓弧過渡管及兩個水箱內凝結管連接， 多個直管之間通過多個圓弧過渡管連接成環狀結構，兩個水箱內凝結管位於環狀熱管的兩 端，且安置於水箱內，在支架上對應每一直管設有一個柱狀拋物面反射板。本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，通過在環狀熱管上設 置多個柱狀拋物面反射板，可跟蹤利用日出到日落太陽的全過程，而且通過改變水箱內凝 結管的長度，可使得集熱器傳導的溫度相比現有技術有更大的範圍，通過改變系統的尺寸 可以獲得不同溫度的熱水及蒸汽，擴大了適用領域。

圖1是本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器的平面結構示 意圖；圖2是本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器中第一柱狀拋 物面反射板與直管的位置關係示意圖；圖3是本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器中水箱內凝結 管的仰角示意圖。圖中10_環狀熱管，11-直管，12-圓弧過渡管，13-水箱內凝結管，14-吸液芯， 21-第一柱狀拋物面反射板，22-第二柱狀拋物面反射板，23-第三柱狀拋物面反射板， 24-第四柱狀拋物面反射板，25-第五柱狀拋物面反射板，26-第六柱狀拋物面反射板，
330-水箱。
具體實施方式
下面將結合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地 描述。圖1所示為本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器的結構示 意圖，所述具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器包括環狀熱管10、水箱30及支 架，所述環狀熱管10安裝在支架上，且環狀熱管10安裝於水箱30中部偏下位置處。所述環狀熱管10由多個直管11、多個圓弧過渡管12及兩個水箱內凝結管13連 接，如圖1所示，多個直管11之間通過多個圓弧過渡管12連接成圖1中I-II-III圍成的 環狀結構，本實施例中直管11為六個。兩個水箱內凝結管13分別連接在I-II-III部分的 尾端，即兩個水箱內凝結管13位於環狀熱管10的兩端，且安置於水箱30內。在支架上對應每一直管11設有一個柱狀拋物面反射板，具體的，可在柱狀拋物面 反射板背面做一小型固定架後安裝在支架上，並能調節仰角和與熱管的距離。其中直管11 的軸心可設於柱狀拋物面反射板的焦點附近(如圖2所示)，本實施例中柱狀拋物面反射 板的拋物線方程為12 = 2X2x，根據實際情況也可採用其他的拋物線方程。較佳的，本實 施例對應設有六個柱狀拋物面反射板，分別是第一柱狀拋物面反射板21、第二柱狀拋物面 反射板22、第三柱狀拋物面反射板23、第四柱狀拋物面反射板24、第五柱狀拋物面反射板 25及第六柱狀拋物面反射板26。其中第一柱狀拋物面反射板21布置在正東偏北22. 5°的 軸線上，以後每隔45°角布置一個柱狀拋物面反射板，這樣六個柱狀拋物面反射板布置在 225°環形帶上，以此可以跟蹤全年太陽方位角225°。進一步地，根據我國的地理位置可以對各個柱狀拋物面反射板的仰角進行調整， 具體可以為北方地區，第一柱狀拋物面反射板21、第六柱狀拋物面反射板26為20°，第二 柱狀拋物面反射板22、第五柱狀拋物面反射板25為30°，第三柱狀拋物面反射板23、第四 柱狀拋物面反射板24為40° ；南方地區，第一柱狀拋物面反射板21、第六柱狀拋物面反射 板26為22°，第二柱狀拋物面反射板22、第五柱狀拋物面反射板25為32°，第三柱狀拋物 面反射板23、第四柱狀拋物面反射板24為42°，以此可以粗略跟蹤太陽高度角。環狀熱管10中I-II-III組成的熱管內加裝有吸液芯14，其餘部分為光管，熱管材 質為不鏽鋼鋼管，管壁厚1. 5 2mm，用整根鋼管制作。水箱30外熱管塗吸熱材料，柱狀拋 物面反射板用1.5 2mm鋼板壓制(抗風力)，表面拋光，鍍反光材料。如圖3所示，水箱30內的水箱內凝結管13有5°仰角，其作用為便於液體回流，並 利用重力熱管的單向導熱性來防止水箱30內熱能沿水箱內凝結管13向外散熱，對於冬季 來說這一點特別重要。工作時，柱狀拋物面反射板(21，22，23，24，25，26)經聚焦太陽光後落在對應的環 狀熱管10中的直管11上，該熱管段也稱主受熱段即蒸發段，調整柱狀拋物面反射板(21， 22，23，24，25，26)獲得較為理想的斑帶，即獲得較為理想的聚光比，儘可能最大限度的跟蹤 太陽的高度角。環狀熱管10中的圓弧過渡管也稱輔助吸熱段，可以進行輔助吸收太陽光的 熱量。熱管蒸發段在接受到柱狀拋物面反射板(21，22，23，24，25，26)經聚焦後的太陽能， 使得熱管內吸液芯14上的液體吸熱氣化，並沿吸液芯14內通道向環狀熱管10的兩端傳導，在水箱30內的水箱內凝結管13放熱凝結，凝結後，液體沿吸液芯14回流到管蒸發段， 整個過程為相變傳熱，具有極高的熱傳導性。改變水箱30內水箱內凝結管13的長度即可獲得50°C 250°C熱水或蒸汽，具體 闡述如下在柱狀拋物面反射板和環狀熱管尺寸確定後，對應的集熱量也確定了。如果將 水箱30內的水箱內凝結管13長度減少一半，對應的水箱內凝結管13內工作溫度將增加到 160°C左右，管內壓力相應增加。如果繼續減少水箱內凝結管13長度，水箱內凝結管13溫 度可達200 250°C，甚至更高。減少水箱內存水量，可獲得蒸汽。改變系統尺寸可獲得不 同容量的熱水或蒸汽，具體的，可通過加大柱狀拋物面反射板、熱管各部尺寸，同時加大水 箱30、支架相應的尺寸來實現。通常我們將太陽光看做平行光源，現以夏季為例說明。當太陽升起時，太陽的方位 大約在正東偏北30°角位置。太陽光照將照射在柱狀拋物面反射板(21、22、23)上，隨著太 陽逐漸升起，柱狀拋物面反射板將太陽光聚焦在熱管直管段上的熱流密度也將逐漸增加， 當太陽光與柱狀拋物面反射板對稱軸平行時，熱流密度最大。在太陽升起的過程中也即太陽的高度角發生變化的過程中，太陽的方位角也在發 生變化。對於第一柱狀拋物面反射板21來說，接受太陽光強度的過程為逐漸加大，最大，逐 漸減小，只到消失。在第一柱狀拋物面反射板21退出聚焦後，由第四柱狀拋物面反射板24 反射聚焦工作。柱狀拋物面反射板(21，22，23，24，25，26)的工作狀況和結構都是相同的， 以此類推只到第六柱狀拋物面反射板26退出聚焦，這時太陽落山，整天工作結束。從太陽方位角來看，當太陽在東南45°到西南45°，範圍內本系統全天接受到太 陽能熱流密度為全天最大值。從太陽高度角來看，正午時第三柱狀拋物面反射板23、第四柱 狀拋物面反射板24為全天接受到太陽能熱流密度的最大值。本實用新型具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，通過在環狀熱管上設 置多個柱狀拋物面反射板，可跟蹤利用日出到日落太陽的全過程，而且通過改變水箱內凝 結管的長度，可使得集熱器傳導的溫度，相比現有技術有更大的範圍，可以獲得不同溫度的 熱水及蒸汽，擴大了適用領域。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限 於此，任何屬於本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權 利要求的保護範圍為準。
權利要求一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，其特徵在於包括環狀熱管(10)，所述環狀熱管(10)安裝在支架上，所述環狀熱管(10)由多個直管(11)、多個圓弧過渡管(12)及兩個水箱內凝結管(13)連接，多個直管(11)之間通過多個圓弧過渡管(12)連接成環狀結構，兩個水箱內凝結管(13)位於環狀熱管(10)的兩端，且安置於水箱(30)內，在支架上對應每一直管(11)設有一個柱狀拋物面反射板。
2.如權利要求1所述的集熱器，其特徵在於包括六個直管(11)和六個柱狀拋物面 反射板，六個柱狀拋物面反射板分別是第一柱狀拋物面反射板(21)、第二柱狀拋物面反射 板(22)、第三柱狀拋物面反射板(23)、第四柱狀拋物面反射板(24)、第五柱狀拋物面反射 板(25)及第六柱狀拋物面反射板(26)，其中第一柱狀拋物面反射板(21)布置在正東偏北 22.5°的軸線上，以後每隔45°角布置一個柱狀拋物面反射板。
3.如權利要求1所述的集熱器，其特徵在於環狀熱管(10)中多個直管(11)及多個 圓弧過渡管(12)組成的熱管內加裝有吸液芯(14)。
4 如權利要求1所述的集熱器，其特徵在於水箱(30)內的水箱內凝結管(11)有5° 仰角。
5.如權利要求1所述的集熱器，其特徵在於環狀熱管(10)安裝於水箱(30)中部偏 下位置處。
專利摘要一種具有跟蹤功能的太陽能環狀熱管聚焦型集熱器，包括環狀熱管，所述環狀熱管安裝在支架上，所述環狀熱管由多個直管、多個圓弧過渡管及兩個水箱內凝結管連接，多個直管之間通過多個圓弧過渡管連接成環狀結構，兩個水箱內凝結管位於環狀熱管的兩端，且安置於水箱內，在支架上對應每一直管設有一個柱狀拋物面反射板。本實用新型通過在環狀熱管上設置多個柱狀拋物面反射板，可跟蹤利用日出到日落太陽的全過程，而且通過改變水箱內凝結管的長度，可使得集熱器傳導的溫度相比現有技術有更大的範圍，通過改變系統的尺寸可以獲得不同容量的熱水及蒸汽，擴大了適用領域。
文檔編號F24J2/12GK201764723SQ201020509969
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者劉凱祥 申請人:劉凱祥