一种槽式太阳能集热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术描述了一种槽式太阳能集热装置，属于新能源领域中的太阳能光热利用技术。槽式集热装置主要解决管道连接、提高集热效率、增大容量和降低造价等问题。本装置是将位于抛物线槽形聚光镜焦点轴线处的真空集热管端部固定于支架上，由聚光镜绕集热管转动来跟踪太阳，既便于管道连接又减轻聚光镜的载荷。集热管采用螺旋型流道直通式结构，其外部是一种圆柱形玻璃管壳，内部的集热芯管轴向贯穿于真空玻璃管，以提高吸热的均匀性和集热效果并减小阻力。集热芯管通过补偿器与端部密封件连接，既可自由胀缩，又维持真空严密性。真空集热管多根串连时，其端部通过膨胀器首尾相接。在真空密封材料难以满足温度要求时，采用有利降温的端部结构。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种槽式太阳能集热装置一、
本技术属于新能源或可再生能源领域中的太阳能光热利用技术，既可为家庭、宾馆、单位提供热水、暖气以及热能制冷，也可用于分布式能源，建立太阳能与其它能源互补的能源供应站(譬如天然气热电厂、热能制冷站等)，实现热、电、冷联产联供。二、
技术介绍
目前在太阳能利用领域主要有太阳能热水器、太阳能光热发电(供热)、太阳能光伏发电等技术。太阳能光热发电技术主要有塔式集热装置和槽式集热装置等。塔式集热装置是在宽广场地的中心或附近建设高大的竖塔，塔顶上装设集热器， 在其周围布置大量的平面反射镜，每面反射镜均实行对太阳全方位跟踪调节，将阳光反射集中到塔顶的集热器上，对介质进行加热，再送去塔下的汽轮发电装置。这种装置的聚光比很大(达到或超过100)，容易获得高温热能，并能进行大型化，但结构复杂，特别是平面反射镜跟踪装置更为复杂，反射镜的角度状况各不相同，造价昂贵，且因季节性因素，太阳位置差别很大，全年太阳能总体利用效率不高；另外，反射到塔顶的光线如果路程太长，会受到空气的的作用而散射和被吸收，造成减弱。因此该项技术应用前景不明朗。在太阳能光热利用领域，目前看来应用前景较好的应该是槽式集热装置。槽式集热装置是通过槽形抛物面镜将太阳光反射聚集到圆柱形集热器上，对介质进行加热，产生的蒸汽送至主厂房的汽轮发电机，实现太阳能光热发电(供热)。槽形抛物面镜可另行配置自动跟踪装置，能进行东西向(地球经度方向)跟踪。现有的槽式太阳能集热装置的圆柱形集热管是固定在槽形聚光镜上的、位于焦点轴线处的，跟随槽形聚光镜一起运动(跟踪太阳)。因发电供热需要，介质的温度压力很高， 流量很大，管道粗大，存在着进出口管道连接问题；另外，集热管与聚光镜连接一体，增加了重量，且受到连接管道的牵连，需要消耗很大的跟踪动力，因此使其进一步大型化、高参数、 高效率受到制约。太阳能光伏发电技术应用已很普遍，光伏电池的光电转换效率在逐步提高，目前可达15-20% ；近几年，光伏产业的发展速度很快，造价也在逐步降低，但由于是光电转换， 无法进行电、热、冷联产联供，太阳能利用效率难以进一步提高，且所用材料硅在生产过程中能耗高、污染严重，有待进一步创新发展。以上
技术介绍
可参考1、《太阳能热利用原理与计算机模拟》(第2版，西北工业大学出版社，2004. 3，张鹤飞主编)。2、《中国槽式太阳能热发电产业化发展之我见》(东莞市康达电机工程有限公司， 周福云，2010. 9. 28)。三、
技术实现思路
当前槽式太阳能集热装置主要是要解决集热管进出口管道连接、提高集热效率、 增大容量和降低造价等问题。本技术描述的槽式太阳能集热装置主要由槽形聚光镜、真空集热管、轴承及轴承座、膨胀器、支架和介质进/出接口管组成。槽形聚光镜为抛物线形柱面体，其截面形状为抛物线。将位于槽形聚光镜焦点轴线处的真空集热管端部直接与支架固定，槽形聚光镜两端通过位于焦点轴线处的轴承及轴承座与支架连接。跟踪太阳时槽形聚光镜围绕真空集热管(焦点轴线)转动，真空集热管固定不动，便于外部管道直接与其接通。由于真空集热管的重量不是落在聚光镜上，减轻了聚光镜的整体重量，同时消除了跟踪牵连，减少了跟踪能耗；真空集热管采用螺旋型流道直通式结构，使得太阳能利用效率高于现有槽式集热装置和光伏电池装置。此外聚光镜整体荷重得到减轻，有利于降低刚性要求和轴承承载力，既利于大型化，又节约了材料，降低了造价。根据实际需要，可将两根或多根真空集热管串联连接。串连时，真空集热管端部的介质进/出接口管直接接通或通过膨胀器接通，保证轴向膨胀位移。本技术在真空集热管通过膨胀器串连时，采用了真空集热管与膨胀器的一体化设计方案。真空集热管采用螺旋型流道直通式结构，其外部是一种圆柱形贯穿式真空玻璃管壳，其内部的圆柱形集热芯管从真空玻璃管的一端至另一端贯穿而过，并与内芯一起构成螺旋形介质通道，以提高吸热均勻性和传热效果。集热芯管通过补偿器与端部密封件连接， 使其相对于真空玻璃管自由胀缩，以解决热胀冷缩不一致的问题。集热芯管采用导热性和强度良好的金属材料制作。真空集热管的重量不是由玻璃管承载的，而是由集热芯管传递至端盖来承载的。真空集热管端部的真空密封材料要求具有可塑性、弹性、耐高温和一定的绝热性。槽式集热装置的总体构成及工作原理其基本结构主要由1、槽形聚光镜(抛物面镜)，2、真空集热管(位于槽形聚光镜焦点轴线处)，3、轴承(包括轴承座)，4、膨胀器，5、支架，6、介质进/出接口管等组成，总体结构见附图1、图2。槽形聚光镜以焦点为轴心，在跟踪装置(不属于本技术范畴，可直接选用成熟产品)的带动下能围绕焦点轴线转动，以跟随太阳从日出至日落，始终保持太阳光正面照射槽形聚光镜。太阳光可看作平行光线，正面照射到槽形聚光镜的凹面上后被反射聚集到焦点轴线处，而真空集热管正好位于焦点轴线处，这使得阳光对真空集热管集聚照射，只要聚光镜的开口面积足够大，聚光比可达到100以上，以获得高温热能。内部带有集热芯管的真空集热管，两端通过密封部件和耐高温真空密封材料实现严密密封，既维持玻璃管与集热芯管之间的夹层空间高度真空，起绝热效果，又使介质进出畅通。因金属材料和玻璃的热胀系数不同，工作温度也不同，二者之间必然出现胀差，将导致集热管损坏，而带波纹(或U型、或膜式)补偿器的端部密封结构能够弥补集热芯管和真空玻璃管之间的胀差。介质从集热管的一端进入，另一端输出(也可反向流动)，集热芯管的螺旋形介质通道使介质绕管轴线作螺旋状流动，既增加传热系数，也使介质受热均勻，提高集热效果。聚光镜两端位于焦点轴线处的轴承及轴承座，将聚光镜与支架连接起来，即轴承的内孔轴和轴承座分别与支架和聚光镜端部固定，支撑聚光镜的重量并对其定位；轴承内孔轴是空心的，以便让集热管沿轴线穿过。因实际需要，经常要把槽式太阳能集热装置几段直接串连起来，热胀冷缩问题是必须考虑的重要因素，因此设置了补偿器，以吸收热膨胀。支架支撑着聚光镜和集热管的重量，并将各部件有机地组合在一起。槽式太阳能集热装置可以水平安装，如果考虑太阳的仰角也可以倾斜安装，即根据纬度状况适当的南低北高(南半球正好相反)。当采用倾角安装时，支架从南至北逐个抬高(南半球从北至南逐个抬高)，同时支架的上半段沿着集热管轴线方向可作相应倾斜(保持支架与集热管轴线的垂直)，以减少聚光镜端部之间的间隙，节省材料和土地面积。附图说明图1和图2分别是槽式集热装置总体结构立体图和侧视图。图中1-槽形聚光镜， 2-真空集热管，3-轴承及轴承座，4-膨胀器，5-支架，6-介质进/出接口管。图3是槽形聚光镜的数学线形-抛物线解析图。在Oxy直角坐标系中，抛物线的顶点与坐标原点0重合。图中f_抛物线的焦距，Z-槽形聚光镜的焦点轴线，H-槽形聚光镜的深度，D-槽形聚光镜的开口宽度，L-槽形聚光镜的长度。图4和图5是真空集热管的结构图。图中(两图标识相同)21-玻璃管壳，22-集热芯管，23-内芯，24-端部密封件，25-右端盖，26-左端盖，27-补偿件(波纹型或U型、或膜式)二8-密封填料，29-填料函，210-端盖螺栓，211-轧兰压盖，212-轧兰螺栓，6-介质进/出接口管。图6是槽形聚光镜、真空集热管、膨胀器、支架、轴承及轴承座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由槽形聚光镜(1)、真空集热管( 、轴承及轴承座( 、膨胀器(4)、支架(5)和介质进/出接口管(6)组成的槽式太阳能集热装置，其特征是槽形聚光镜(1)为抛物线形柱面镜，真空集热管(2)位于槽形聚光镜(1)的焦点轴线处并在端部固定于支架(5)上，槽形聚光镜(1)的两端于焦点轴线处通过轴承及轴承座C3)与支架( 连接，使槽形聚光镜 (1)可绕真空集热管(2)转动，真空集热管(2)采用螺旋型流道直通式结构，可多...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪禹，
申请(专利权)人：汪禹，
类型：实用新型
国别省市：