[发明专利]一种梯级升温数控太阳能锅炉

说明书

一种梯级升温数控太阳能锅炉，它是一种太阳能转换装置，可用于各种工业及民用太阳能采集装置中，如太阳能发电等设备中。

太阳能的普及利用是当今社会所急需解决的一个重要课题之一。太阳能是一种干净、无污染和对环境几乎无影响的一种很好的一次能源，而有效和大面积普及利用太阳能对我们生存的环境和资源保护都是很有效的。但是，在太阳能利用中，最难解决的有下面两个问题。问题之一是太阳光的能流密度(在单位时间里通过单位面积的太阳光所带能量)不高，一般只有每平方米1千瓦左右。在直接利用换能器吸收时，为得到较大的输出功率，就必须使用大面积的换能元件。使用水等吸热介质换能，由于换能元件表面本身与外界也在进行热交换(对流和幅射)，产生较多的热量损失，因此换能效率不高，而且得到的是较低品位的热能。问题之二是太阳在天空中的位置是随一天中时刻不同而变化的。为提高太阳光的能流密度，可以使用各种汇集装置(如反射镜等)把太阳光集中，提高能流密度。但由于太阳在天空中位置的变化，必须使用一套跟踪装置使汇集装置的输出始终保持在换能器表面。使用跟踪装置使得太阳能换能装置的结构复杂，体积庞大，而且使用中的维护等也使装置运行成本增加。

本发明的目的是发明一种梯级升温数控太阳能锅炉，不用做跟踪运动，并可输出较高温度的中品位热能。

它有支架、反射镜、真空吸热管，反射镜为圆柱面的一部分，其圆心角接近180°，支架支持反射镜使其轴线为南北方向并使轴线与水平面的夹角等于使用地纬度值，其特征在于：真空吸热管的直径为反射镜圆柱直径的三分之一到六分之一，真空吸热管的安装轴线与反射镜的轴线平行并在反射镜圆弧中点所在半径上，在该半径上真空吸热管的下外沿距反射镜圆弧中点的距离约为二分之一反射镜圆弧半径，反射镜为多个，并排排列，在每一个反射镜相应位置上有一个真空吸热管，真空吸热管相互串联，在总输入端接有数控循环泵，在总输出端接有热交换器，热交换器吸热工质输出口与数控循环泵的输入端相连，热交换器上有传热工质输入和输出口，在传热工质输出口处有输出温度传感器，在串联的真空吸热管的总输入端处装有温度传感器，在串联的真空吸热管的总输出端处装有温度传感器，有标准工业控制介面，其内插有与温度传感器相连的测量适配模块，还插有与数控循环泵的控制端相连并对其控制的控制适配模块，标准工业控制介面通过标准串行通讯接口与可和其它设备共用的中央控制计算机相连。

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明垂直剖面图。图中R为反射镜圆弧半径，r为真空吸热管3的半径，H为真空吸热管3剖面圆心到反射镜圆弧圆心的距离。

附图3为太阳光入射角度与反射镜指向间角度不大时的光线反射示意图。

附图4为太阳光入射角度与反射镜指向间角度较大时的光线反射示意图。

附图5为反射镜在指向方向分割缩进结构示意图。

本发明的工作原理如下：

在数控循环泵4的推动下，吸热工质在各真空吸热管3和热交换器5中循环。吸热工质在真空吸热管3中通过时，吸收由真空吸热管3内壁吸收到的太阳光热量，使吸热工质的温度上升。由于真空吸热管3是串联的，吸热工质在通过每一个真空吸热管3时温度都上升一些。通过多个串联，就能得到我们所需要的温升。温度上升到所需温度的吸收工质完成吸热过程后，进入到热交换器5，在那里与传热工质进行热交换，吸热工质所吸收的太阳光热量传递给传热工质，使用传热工质输出能量。

圆弧反射镜2有对于不同入射角度的光线聚焦到二分之一圆弧半径的圆弧面上的特性。本发明所采用的真空吸热管3为圆柱形。真空吸热管3的下外沿距反射镜圆弧中点的距离约为二分之一反射镜圆弧半径。它正好处在与圆弧反射镜2的焦面圆弧相切的位置。当入射阳光相对于反射镜2方向的角度不大时，其反射后阳光聚焦位置的焦面圆弧和真空吸热管3对应圆弧差不大，真空吸热管3不要求聚焦的质量，因此有一些散交是允许的，而且也是必须的。这时，散焦后的阳光还是基本全照射在真空吸热管3表面，如附图3所示。当阳光入射角大于一定角度(如附图4所示)时，只有真空吸热管3右侧的反射镜2起作用，它的阳光反射后也还是投到真空吸热管3的表面。因此不管太阳在天空中的什么位置，照射到反射镜2的阳光都被反射到真空吸热管3的表面，而真空吸热管3的表面积小于反射镜2的表面积，因而提高了真空吸热管3表面的平均能流密度。