[实用新型]一种吸收器固定式菲涅耳透镜太阳能线聚光装置

说明书

技术领域

本实用新型属于能源技术领域，特别涉及一种吸收器固定式菲涅耳透镜太阳能线聚光装置。

背景技术

面对传统能源枯竭，环境污染和气候变化等问题，作为新能源的太阳能发展越来越受到关注和重视，在太阳能利用中，太阳能集热器是主要部件。集热器分为非聚光和聚光集热器，非聚光集热器结构简单、造价低、使用方便，但运行温度最高只能达100℃左右。不能达到工业应用的中温和高温，聚光型集热器能够达到较高的温度，在发展过程中有槽式、碟式、塔式、复合抛物面(CPC)式，菲涅耳透镜和菲涅耳反射聚光几种形式。但是一般的聚光集热器都要求整个聚光系统跟踪太阳，像槽式聚光和碟式聚光，吸收器在上面，造成聚光比降低，且吸收器在上面跟着转动，遮挡一部分太阳光，使热损失加大，整个系统效率降低。降低系统热性能和经济性。

太阳能菲涅耳聚光器由于其质量轻、结构紧凑、透光率高而广泛应用于太阳能发电系统。其构造方法为：使用多个同轴排列或平行排列的棱镜所形成的一序列不连续曲面替代凸透镜或凹透镜的曲面，减小透镜厚度，从而节约了材料和器件的安装空间。它是太阳能发电系统的聚焦光发电和热发电的重要器件。由于有机玻璃菲涅尔透镜比玻璃透镜可以设计的更大、更轻、更方便、成本更低。目前菲涅耳透镜作为一种聚光器的应用也越来越受重视。

国内外许多研究机构和个人从不同角度对其进行了研究。从研究范围来看，对菲涅尔透镜的研究涵盖了材料本身的光学性能、镜面的楞型结构、焦斑的位置火小尺寸以及焦斑的能量分布等多个方面。早在70年代美国NASA就对太阳菲涅尔聚光器的设计方法，透过率计算做了详尽的概述，为以后菲涅耳聚光器的研究给予以指导作用；国内1991年陕西省物理研究所郭孝武给出了综合性的菲涅耳统一设计方法，给予了后来研究者以指导性作用，之后陆续有众多学者对菲涅尔透镜的设计性能以及效率计算提出各种具有建设性创新，2007年清华大学赵彤新的Archimedes螺线式菲涅尔透镜的设计及加工方法，简化传统聚光器加工工艺；2008年哈尔滨工业大学刘颖系统地论述了太阳能聚光器能流密度分布理论。可见在现在太阳能应用蓬勃的今天，菲涅耳聚光器的研究仍然是一重大课题。

但在菲涅耳应用方面都是用来高倍聚光发电，在中温工业应用，采用菲涅耳透镜次跟踪太阳，每日做一次调整的聚光装置，国内外尚未见到将该项技术直接应用的报道及其示范样机和产品。

随着社会的发展，工业、农产业及民用生活对中温需求的越来越大。所以开发一种聚光器次跟踪太阳的聚光集热系统；该装置制作简单，性能稳定。特别是在风力较大的沿海地区，如工业生产、海上产业平台建设中的太阳能聚光发电，供热，制冷海水淡化集成利用方面，比其它聚光装置更具优势。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决太阳能在提供中高温热源方面的应用，提出一种吸收器固定式菲涅耳透镜太阳能线聚光装置，它具有降低系统制作成本，提高能源的利用效率和系统的经济性。

本实用新型是通过下述技术方案实现的。

一种吸收器固定式菲涅耳透镜太阳能线聚光装置，该装置包括线聚光菲涅尔透镜、支架、推杆电机、跟踪控制器、吸收器；所述支架包括两根轴杆，线聚光菲涅尔透镜的两端分别固定在两根轴杆上，其中一根轴杆上设有能够推拉该轴杆的推杆电机，所述推杆电机上连有跟踪控制器，所述吸收器固定在线聚光菲涅尔透镜的焦平面上。

该装置利用线聚光菲涅尔透镜聚光，整个系统可以朝正南放置，每日调整一次透镜倾角（纬度角-赤纬角），吸收器采用超导热管外套全玻璃真空管。

所述线聚光菲涅尔透镜采用偏向角较大的线性菲涅耳透镜射聚光镜。

所述推杆电机和跟踪控制器，只在开始工作前调整一次菲涅耳聚光透镜倾斜角度，按当地（纬度角-赤纬角）调节。

本实用新型的基本思想是实现经济使用、制作简单，太阳能在工业应用中高温集热。

本实用新型的制作原理为：

（1）透镜焦距与最外微元棱镜关系

根据折射定律得下面公式：

1.49sin(θ_m+β)＝sin(θ_m+λ_qm)

1.49sin(θ_m-β)＝sin(θ_m+λ_pm)

1.49sinβ＝sinα