[发明专利]内聚光与外聚光结合的复合抛物面聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用聚光器，特别是一种静态非成像聚光器，属于太阳能聚光技术领域。

背景技术

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分。

复合抛物面聚光器(Compound parabolic concentrator，简称为CPC)是根据边缘光学原理设计的非成像聚光器。在理论上，接收角范围内的入射光直接或经反射都最终到达接收器上，对于给定的接受角范围它可以实现最大的聚光比，因而被应用在太阳能光热、光伏系统中，非跟踪、跟踪(二级反射器)系统中。

CPC模型的建立与发展起于七十年代末，大量学者做了相关研究。管状CPC在光热系统中的应用最为广泛，它具有最小的散热面积，无需跟踪装置而降低了成本，可以实现中温集热的需求。对于管状CPC，在国际上，其研究与利用主要集中在聚光板在玻璃管外部的外聚光式集热器，对于此类聚光器，存在着由于玻璃管与接收管之间的距离而导致的聚光板与接收管之间缝隙过大、聚光板难以保养、聚光效果差、结构不紧凑等缺点。在1977年，康宁玻璃研发实验室的奥塔巴斯(U.Ortabasi)在提出内聚光热管式管真空集热器时采用了聚光板放置在玻璃管内部的方法，它解决了外聚光方式的缺点，但也存在着不足和限制：由于玻璃管和接收管管径的限制其聚光比较小、接收管的圆心与玻璃管的圆心不重合而导致制作安装困难等。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种聚光效果好、安装简单的内聚光方式与外聚光方式相结合的复合抛物面聚光器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为；一种内聚光与外聚光相结合的复合抛物面聚光器，该聚光器包括玻璃管(2)、位于玻璃管(2)内部的接收管(1)、内部复合抛物面聚光板(3)、外部复合抛物面聚光板(4)、保温层(5)、支撑脚(6)和支撑梁(7)，接收管(1)和玻璃管(2)分别设有接收管圆心和玻璃管圆心；

接收管(1)的圆心与玻璃管(2)的圆心重合，且接收管(1)与玻璃管(2)之间为真空；

内部复合抛物面聚光板(3)安装固定在该真空中并与玻璃管(2)接触，该内部复合抛物面聚光板(3)与接收管(1)之间有缝隙；

外部复合抛物面聚光板(4)安装在玻璃管(2)的外部，且与玻璃管(2)接触并形成两个接触点，外部复合抛物面聚光板(4)与内部复合抛物面聚光板(3)形成一条连续的复合抛物面曲线，该抛物面曲线方程式为：x＝r sint-I(t)cost，y＝-rcost-I(t)sint，I(t)＝rt，t₁≤t≤π/2+θ

I(t)=r(π/2+t+θ-cos(t-θ))1+sin(t-θ),π/2+θ≤t≤3π/2-θ]]>

上述方程式中：θ——接收角；r——接收管管半径；t——角度变量参数；t₁——初始角；g——缝隙的大小；x——复合抛物面曲线的横坐标；y——复合抛物面曲线的纵坐标，