[发明专利]用于聚集能量的设备

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能工程，并且可以应用于“跟踪碟(tracking saucer)”、“盘(pan)”或“太阳塔(solar tower)”类型的太阳能设施(solar power plant)或其他类似系统中。

背景技术

本发明的背景技术公开了被设计成聚集太阳能的各种设备。

具体而言，一种设备涉及在1990年12月23日公布的作者的证书SU1615484中描述的太阳能加热器，其包括固定的半球形反射器和固定的吸热器。该技术方案的缺陷在于其效率低。

对于关键特征的组合，最接近所要求的设备的是在1987年10月23日公布的作者的证书SU1347068中公开的太阳能聚集器，其包括主聚集器和附加聚集器以及能量转换器。这种技术方案的缺陷在于其技术和操作上的复杂度以及其效率较差。

发明内容

本发明所要解决的任务包括简化设计和降低其成本以及提高其效率。

通过应用本发明所获得的技术效果包括改善技术的可得到性，简化调整和避免对于镜子系统(mirror system)的大小的现有的严格限制。

所述技术效果的实现归功于如下事实：包括主聚集器和能量转换器的用于聚集能量的设备包括安装在所述主聚集器的聚焦区中的附加聚集器，所述能量转换器安装在所述附加聚集器的聚焦区中，而所述附加聚集器被制造为一段凹陷的圆柱形或球形的表面。同时，所述主聚集器被制造为平面镜的集合，所述平面镜被定向为使反射光轴经过所述附加聚集器的球心或圆柱轴，并且所述能量转换器被制造为热交换器或有源或无源元件的分布式系统。所述平面镜被安装成与地平线成一角度，该角度等于所述设备位置地点的地理纬度的一半。

此外，支撑所述平面镜的主聚集器表面被制造为球形或圆柱形，其半径等于其表面到所述附加聚集器的球心或圆柱轴之间的距离的两倍。

所述技术效果的实现还归功于如下事实：所述热交换器可以包括至少两部分，并且可以被制造为球形环或环状球形板块。

作为单独的镜子系统，通常使用常见的平面镜来制造，所述平面镜便宜很多倍并且比球形抛物线镜子更容易获得。作为位于塔上的能量聚集器，使用截断的球体段或截断的圆柱体形式的镜子来制造。平面镜被定向为使得反射光轴经过聚集器球心或附加聚集器的圆柱轴。同时，球形或圆柱形聚集器的聚焦区的形成不依赖于系统平面镜关于距离及其水平位置的位置精度。必需提供平面镜的仅仅与角度有关的精确调整。它使得能够构建平面镜的任何位置配置，例如，其平面安排，与球形镜安排相比，应当利用关于系统的与角度有关的聚焦点、水平位置以及到焦点的距离的非常高的精度来执行。从简化、与角度有关的其调整精度以及其附接的视点来看，用于在主聚集器上安排平面镜的最有效配置是将其置于球体或圆柱体上，其半径将等于从该球形表面或圆柱形表面到附加聚集器的球心或圆柱轴的距离的两倍。

附图说明

本发明已被一些附图示出，其中：

图1示出了在“跟踪碟”情况下电力设施结构的一般视图；

图2是“跟踪碟”类型的设备的一般视图，该设备具有环状安排的平面镜并且热交换器被制造为球形环；

图3是设备的图示表示，即侧视图；

图4示出了图3的视图A；

图5是“盘”类型设备的一般视图；

图6是“盘”类型设备的一般视图，该设备的镜子转向等于设备位置站点的地理纬度的一半的角度；

图7是“盘”类型设备的一般视图，该设备的平面镜位于盘边缘上并且热交换器由2部分构成，每个部分具有有体积的圆柱体的一部分的形式；

图8是“太阳塔”类型设备的一般视图，该设备的附加球形聚集器安装在塔上并且具有小尺寸的热交换器；以及

图9是用来解释聚焦距离的计算的图。

具体实施方式

在应用所要求的用于聚集太阳辐射的设备时，建议使用常见的可获得的平面镜，其大小从0.1×0.1米到4×4米以被安装到半径从1到100米的球体上或宽度为5到100米的圆柱体上。建议使用半径为0.2到10米并且大小为0.4到20米或更大的球形或圆柱形聚集器。

图9被画出以解释对于离主光轴的距离“a”处、与主光轴平行地落到聚集器上的光束，用于具有半径R的凹陷球形或圆柱形聚集器的聚焦距离FP的计算。工作的几何配置由图中可以清楚。在等腰三角形AOF中容易通过底OA＝R和相邻角度α来表示侧OF：

从直角三角形OBA可以得出：

随后，