5-第八章 聚光型集热器
太阳能资料
1、聚光型集热器利用聚焦原理，即利用光线的反射和折射原理，采用反射器或折射器使阳光改变方向，把太阳光聚集集中照射在吸热体较小的面积上，增大单位面积的辐射强度，从而使集热器获得更高的温度。
非聚光式集热器是利用热箱原理（也称温室效应）将太阳能转变为内能的设备。
最常见的太阳能集热器是非聚光式平板型集热器。
它的吸热体基本上为平板形状，吸热面积与采光面积近似相等，其结构如图（a）是利用温室效应的非聚光型集热器。
在温室充入CO2可提高温室效应。
2、当太阳高度角低的时候，也就是说阳光从真空射入大气层的角度小，光从低密度介质进入高密度介质的时候，会发生反射折射，反射和折射的情况与光的颜色和光的入射角有关，因为太阳光是白色，也就是混合的多钟颜色，所以某个太阳高度角情况下，总会有一部分颜色的光折射进大气层，一部分颜色的光反射回太空，太阳高度角越小，被反射出去的太阳光越多，折射进大气层的光线越少其实说的简单就是光的折射和反射同时进行了，因为不同颜色光的折射率不同，所以越到清晨或者黄昏，太阳高度角小，就有越多颜色的光被反射了出去，而没有折射进来，能够折射进来的只有红光，所以清晨和傍晚太阳都是红色的，同时大气层吸收的能量也少，当太阳高度角是90度的时候，也就是垂直射入大气层，这个时候所有光都可以折射进入大气层，没有任何一种颜色的光被反射了出去，所以正午十分吸收的能量是最多的3、太阳光线与地面的夹角H=90°-│α+/-β│α是当地地理纬度β是太阳直射点地理纬度4、以硅电池为例，因为在可见光至红外光范围内，硅的折射率为n2 = 3.4~4.0，使式（2.43）为零，则n1的值（，n0＝1）为1.8£ n1£2.0。
设l'=4800埃，则600埃£d1£667埃，满足这些条件的材料一般可采用一氧化硅，在中心波长处，反射率达到1%左右。
由于制备了减反射膜，短路电流可以增加30～40%。
聚光集热器
聚光集热器聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。
按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。
为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。
在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器（线聚焦）。
前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。
这两种聚光集热器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。
70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。
其聚光比一般在10以下，当聚光比在3以下时可以固定安装，不作调整。
当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重大突破，预言将得到广泛应用。
但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集热器和真空管集热器那样大量使用。
我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现在基本都已停用。
其他反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。
抛物面镜聚光器等。
此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。
定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的能量。
利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金属的表演。
有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。
5-第八章 聚光型集热器
使用的防冻剂少。
二、聚光集热器的类型 反射式 按照对入射太阳 光的聚集方式
通过一系列反射镜 片将太阳光辐射汇 聚到热吸收面 将入射太阳光通过 透镜汇聚到吸ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面
折射式
抛物线线性聚光器
菲涅耳透镜聚光器
旋转抛物面镜( 碟形 焦点 ) 凹面镜(直射式)
抛物面筒形镜( 槽形 焦线 ) 圆筒镜(槽形 近似焦线 ) 一次反射(塔 形 焦点) 二次反射(凹 面镜 焦点)
球柱面状的碟式聚光反射装置
聚光反射比在800~8000之间，采用双轴跟踪太阳反射光 线，500~1200℃，80%。
复合抛物线聚光器
四 聚光集热器的性能 集热器的效率和有用热能表征。
集热器效率的定义：
(1) 基于集热器开口入射太阳辐射的效率
qout I
qout 是传热介质带出的有效热量( qabs qloss )
作为聚光集热器的吸热层，铬黑吸收率约 0.95，反射率不大于0.1，作为选择性涂层， 是较好的选择。
六 聚光集热器的特点
可以将阳光聚集在比价小的吸热面上，散热 损失小，吸热效率高；
可以达到较高的温度；
利用廉价的反射器代替较贵的吸收器，可以 降低造价约1/3；
因吸热管细小，时间常数减小，响应速度 快； 利用率比较高。
反射聚光
平面镜(定日镜)
有许多平面反射镜或曲面 反射镜组成，将阳光都反 射至同一吸收器上。
通过一个由抛物线旋转而成的盘形反射器 来聚焦太阳辐射的点聚焦集热器。
德国Flagsol公司开发的槽式太阳能集热器
通过一个具有抛物线横截面的槽形反射器 来聚焦太阳辐射的线聚焦集热器。
凸透镜 透镜聚光
圆形透镜(焦点) 菲涅耳透镜 矩形透镜(焦线)
太阳能集热原理
太阳能集热原理
太阳能集热原理是利用太阳辐射能源的一种方法，通过收集和转化太阳辐射的热能来产生热水、发电等。
太阳能集热系统主要由集热器、传热介质、储热器和利用装置组成。
集热器是太阳能集热系统的核心部件，它可以将太阳辐射能转化为热能。
常用的太阳能集热器有平板式、真空管式和聚光式等。
平板式集热器由黑色吸热层覆盖的板材组成，能吸收太阳辐射并转化为热能。
真空管式集热器由玻璃管内置管道和吸热层组成，具有更高的热转换效率。
聚光式集热器是利用反射镜将太阳辐射聚焦到集热器上的一种方式，能集中吸收太阳能并转化为极高的热能。
传热介质一般是通过管道与集热器连接，并将集热器中吸收的热能传递到储热器中。
常用的传热介质有水、油等，在系统中形成一个闭合的循环。
储热器用于存储集热器所吸收的热能。
其主要作用是在太阳不直接照射时，能够储存热能以供后续使用。
储热器一般采用保温材料进行外包覆，以减少热量的散失。
利用装置是太阳能集热系统的最终目的。
根据实际应用需求，利用装置可以是直接用于供暖、制冷水等家居用途，也可以是发电系统中的发电设备。
通过太阳能集热原理，可以充分利用太阳能资源，减少能源消
耗，降低环境污染。
尤其在地处日照充足地区，太阳能集热系统能够为人们提供持续稳定的能源供应，具有广泛的应用前景。
聚光集热储热
聚光集热储热是指将太阳能转化为热能的整个过程，包括聚光、集热和储热三个主要步骤。
在这个过程中，太阳光通过聚光器汇聚成高强度的光束，然后通过集热器将光能转化为热能。
储热是将热量储存起来，以便在需要时使用的过程。
首先，聚光器的作用是将分散的太阳光聚集成为一个点，从而提高太阳光的强度和能量密度。
这种高强度的太阳光可以被集热器更好地吸收和利用。
其次，集热器是用来吸收和传导太阳光的装置。
当太阳光经过聚光器后，集热器可以有效地吸收太阳光的热量，并将其转化为热能。
这个过程通常是通过金属或其他导热材料来实现的。
在储热阶段，储存的热能可以被用于供暖、热水供应、工业加热等多种目的。
这是因为太阳能是一种清洁、可再生的能源，它的利用不会产生任何有害的排放物，也不会对环境造成任何负面影响。
而且，太阳能的供应量可以随着太阳的位置和强度而变化，从而避免了能源供应的不稳定性。
然而，聚光集热储热的实施也面临着一些挑战和问题。
首先，太阳光的强度和分布是随时间和地点而变化的，这使得聚光集热储热的系统设计和运行需要更加灵活和适应性。
其次，太阳能的收集和储存技术目前还处于发展阶段，需要更多的研究和开发才能实现更高效、更可靠的利用。
此外，太阳能的利用还需要与其他能源形式（如风能、水能等）相结合，以实现能源系统的多元化和稳定性。
总的来说，聚光集热储热是一种具有潜力的太阳能利用方式。
通过聚光器将太阳光聚集并增强其能量密度，再通过集热器吸收并转化为热能，最后通过储热技术将热量储存起来以供使用。
这种技术具有清洁、可再生、灵活性和适应性的特点，可以有效地利用太阳能这一可再生资源。
然而，在实施过程中也面临着一些挑战和问题，需要更多的研究和技术进步来解决。
未来，随着技术的不断发展和进步，我们相信聚光集热储热技术将会在太阳能利用领域发挥越来越重要的作用，为我们的能源系统提供更多的选择和可能性。
聚光集热器
太阳辐射
2004年上海地区太阳位于地平线以上的时间为 4385小时
2004年上海有太阳直接照射的时间3845小时
太阳辐射的能流密度低-需要集热器
非聚光集热器（平板集热器，真空管集热器）
○ 能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热 温度较低；
聚光集热器能
○ 可获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟 踪太阳。
槽形抛物面镜聚光集热器 （线聚焦）。
○ 可以获得中温，只要进行一维跟踪。
“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC）
○ 不需要跟踪太阳
塔式太阳能发电站的聚光镜–定日镜
折射聚光
玻璃透镜
成本高，重量重
菲涅耳透镜
模压加工大面积的柔性透明塑料菲涅耳透镜 采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲
太阳能集热器
非聚光集热器（平板集热器，真空管集热 器）
能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射， 集热温度较低；
聚光集热器
可获得较高温度，但只能利用直射辐射，射聚光和折射聚光
旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）
○ 可以获得高温，但要进行二维跟踪
非聚光集热器
平板集热器
管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇 形管式集热器，还有带平面反射镜集热器和 逆平板集热器等
真空管集热器
真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管， 玻璃-U型管真空集热管，玻璃。金属热管真 空集热管，直通式真空集热管和贮热式真空 集热管。
涅耳透镜 模压方法加工线性玻璃菲涅耳透镜，但精度
不够
聚光新技术
全反射原理设计的新型太阳能聚光器
光导纤维聚光器
○ 光导纤维透镜+相连的光导纤维
聚光太阳能集热器的设计及优化
聚光太阳能集热器的设计及优化太阳能作为一种可再生的清洁能源，已经逐渐成为人们关注的焦点。
聚光太阳能集热器作为太阳能利用的一种形式，以其高效收集太阳能的能力，受到了广泛的关注和应用。
本文将深入探讨聚光太阳能集热器的设计原理、优化方法以及未来的发展趋势。
聚光太阳能集热器的设计原理主要基于光学原理。
通过采用透镜、反射镜等光学元件，将太阳光线聚焦到集热器的焦点上，以实现更高效的能量收集。
其中，常见的聚光太阳能集热器包括平面聚光太阳能集热器和抛物面聚光太阳能集热器。
平面聚光太阳能集热器的设计相对简单，主要由透明玻璃罩、反射镜和吸热管组成。
透明玻璃罩用于收集太阳光，反射镜将太阳光线反射到吸热管上。
吸热管内部充满工作介质，依靠光热转换将太阳能转化为热能。
平面聚光太阳能集热器具有结构简单、制造成本低等优点，但在能量收集效率上相对较低。
抛物面聚光太阳能集热器则采用抛物面反射镜的设计原理，借助抛物面的特性将太阳光线汇聚到焦点上。
抛物面聚光太阳能集热器的优点在于能量收集效率高，但造成了结构复杂、制造成本较高等问题。
在抛物面聚光太阳能集热器的设计中，需要考虑到反射镜曲率的控制、镜面反射率的提高等因素，以实现更高的能量利用效率。
为了优化聚光太阳能集热器的性能，可以从多个方面进行改进。
首先，在光学设计层面上，可以采用更高效的光学元件，如非球面透镜、光纤聚光器等，以提高光能的聚焦效果。
此外，可以采用多级集热的方式，将聚焦后的光线进一步聚焦到集热器的吸热管上，进一步提高能量收集效率。
其次，在材料选择上，应选用具有较高光热转换效率和耐高温性能的材料。
常见的吸热管材料有铜、铝等，而对其表面涂层的选择也对能量收集效率有着重要影响。
研究表明，选择具有高吸光率和低放射率的涂层材料，可以有效提高集热器的热转换效率。
此外，对于聚光太阳能集热器的工程应用来说，还需要考虑实际运行环境的因素。
如何减少聚光太阳能集热器在不同日照角度下的能量损失，如何有效降低因背面散热导致的损失等都是需要考虑的问题。
太阳能热发电系列文章(10)槽式太阳能热发电中的聚光集热器
太阳能热发电系列文章（１０）
ＳＯＬＪ气Ｒ ＥＮＥＲＧＹ
槽式泰隅熊ｏ．？’＋±，ｊｉＩ｛。≯。 热发龟书酌聚光集热器
河海大学南京中材天成新能源有限公司 ■王军张耀明张文进孙利国安翠翠
摘要：介绍了槽式太阳能热发电系统中ＤｓＧ技术的三种实现方式；对比了再次循环方式中饱和蒸汽发 电和过热蒸汽发电；介绍了ＤｓＧ技术的实践和应用研究项目。
管内的工质凝结成液体后依靠自身重力，流回蒸发 段重新循环工作。目前，我们已设计了适合于槽式
ＤＳＧ技术的普通型、一字型、聚焦式、螺旋翅片式
等热管式真空集热管和适合于碟式ＤＳＧ技术的普通 型、十字型、螺旋翅片式等热管式真空集热管。
３聚焦式真空集热管
集热温度主要受聚光比和吸收涂层的发射率控 制。在槽式太阳能热利用系统中，由于受到种种因
图４槽式聚光器原理
与塔式太阳能热发电的定日镜相比，槽式太阳 能热发电聚光器的制作难度相对更大：一是抛物面 镜曲面比定日镜曲面弧度大；二是平放时，槽式聚 光器迎风面比定日镜要大，抗风要求更高；三是运 动性能要求更高。
聚光器由反射镜和支架两部分组成。 １反射镜 反射率是反射镜最重要的性能。反射率随反射 镜使用时间增多而降低，主要原因是：（１）因为有灰 尘、废气、粉末等引起的污染；（２）紫外线照射引起
４双层玻璃真空集热管 我国在全玻璃真空集热管应用方面已取得了辉 煌成果，但现有的全玻璃真空集热管只能承受低压， 因而只能在太阳能热水器等低温场合下使用。我们 设计了系列双层玻璃式真空集热管，采用金属与双 层玻璃配合使用的方法，金属管承压，双层玻璃管 扼制对流散热，提高了集热和使用温度。在已进行
万方数据
开口宽度（ｍ）
长度（ｍ）
接收管直径（ｍ）
太阳能集热器的热转换原理(教学)
太阳能集热器的热转换原理(教学）太阳能集热器的热转换原理目录背景资料 (1)（一）知识背景 (1)一、太阳能的光—热转换 (1)二、太阳能集热器 (1)三、集热器的利用——热水器介绍 (2)四、光波波长与集热器升温原理 (3)五、有关物理知识 (3)（二）方法背景 (4)1、设计理念 (4)2、对象及用途 (4)3、教材分析 (4)活动方案 (5)（一）示范性方案：太阳能集热箱升温比较实验 (5)（二）指导性方案：太阳能集热器升温比赛 (8)（三）拓展性方案：东方绿舟南洋中学新能源科技考察站活动 (11)直接利用太阳能集热的活动——学习单 (13)课题申请表 (13)课题实施记录 (14)交流汇报提纲 (15)课题研究结题报告 (16)课题评价 (17)参考资料 (18)主编：陆赵华地址：上海市南洋中学科研室直接利用太阳能集热的活动陆赵华直接利用太阳能集热的活动陆赵华背景资料（一）知识背景在20世纪中，人类使用的能源主要有原油、天然气和煤炭三种，而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。
所以，开发新能源，已经成为人类发展中的紧迫课题，那么，人类将向何处寻找新能源呢？先进国家的能源专家认为，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，在今后将肯定会优先获得开发利用。
我校设立了以新能源系列为特色的科技景点，就是为了介绍和普及新能源的知识和应用，期望作为明天主人的青少年学生能够从直观上对新能源有所了解或由此产生兴趣和引起关心，也希望得到全社会的关心和扶植，使更多的有识之士立志献身于这一事业。
一、太阳能的光—热转换太阳辐射能的直接利用，基本上有四种方式（右图说明太阳的功率及太阳能传递到地球后各种形式能量之间的转化过程），它们分别是太阳能的光—热转换、太阳能的光—电转换、太阳能的光—化学转换和太阳能的光—生物质转换，其中太阳能的光—热转换是目前技术最为成熟、成本最为低廉、因而应用最为广泛的形式。
太阳能热利用技术课件
集热器的总热损失量QL由顶部、边缘及底部热损 失三部分组成，即：
QL Qt Qb Qe AtU t (Tp Ta ) AbU b (Tp Ta ) AeU e (Tp Ta ) AcU L (Tp Ta )
式中，Qt、Qb、Qe——顶部、底部、侧面散热损失，W； Ut、Ub、Ue——顶部、底部、侧面热损系数， W/(m2·K)； At、Ab、Ae——顶部、底部、侧面面积，m2； UL——吸热板对环境的总热损系数，W/(m2·K)。
集热器
聚光型集热器
将太阳光聚集在面积较小的 吸热面上，可获得较高温度， 但只能利用直射辐射，且需 要跟踪太阳。
非聚光型集热器
能够利用直射辐射和散 射辐射。
（平板集热器，真空管集热器）
按集热器是否跟踪太阳分类： • （1）跟踪集热器 • （2）非跟踪集热器 按集热器内是否有真空空间分类： • （1）平板型集热器 • （2）真空管集热器
一、平板型集热器热性能
集热器的集热效率是衡量其热性能的主 要指标。
集热效率的测定有两种基本方法：瞬时 法和量热法两种。
瞬时法：
Qu m cp Tf ,o Tf ,i
Ac I
Ac I
量热法：
Qu
m c p
dT f
d
Ac I
Ac I
二、平板型集热器的可靠性和耐久性试验
国家标准《平板型太阳能集热器》GB 6424— 2007涉及到有关出厂产品质量检验和例行试验方法 与检验规则等可靠性试验的内容。
出厂检验指外观检查和耐压试验。 例行试验包括热性能，空晒、淋雨、耐冻，强度 和刚度、涂层试验等内容。
5-7 集热器的热性能测试
一、集热器的热性能测试的主要内容
(1)稳态或准稳态瞬时效率特性； (2) 集热器时间常数； (3)集热器的热容量； (4)入射角修正系数； (5)流动阻力。
能源科学技术：太阳能光伏发电技术必看题库知识点(题库版)
能源科学技术：太阳能光伏发电技术必看题库知识点（题库版）1、单选安全生产事故发生的原因，在事故总数中占有很大比重的原因是（）A、人的不安全行为B、管理上的缺陷C、不可抗力D、以上都是正确答案：A2、填空题生（江南博哥）产多晶硅带的方法主要有定边喂膜法、蹼状枝晶法、绳带法和模板生长法，其中产出率最高的方法为（）正确答案：模板生长法3、填空题（）是太阳能采暖的关键部件。
正确答案：集热器4、单选产品的主要技术指标检测包括外观检查、（）测定、绝缘强度和耐压等指标检测等。
A.自身误差B.基本误差C.化误差D.误差正确答案：B5、填空题楼房建材一体型太阳光发电系统的模板形式有（）；（）、强化玻璃合成型等。
正确答案：普通型、屋顶材料一体型6、填空题透明盖板是平板型集热器中（），并由透明（）材料组成的板状部件。
正确答案：覆盖吸热板；或半透明7、填空题单晶硅太阳能电池组件的生产流程：（）硅棒（）（）太阳电池组件；多晶硅太阳能电池组件的生产流程：（）硅碇（）硅片太阳电池太阳电池组件。
正确答案：高纯硅材料；硅片；太阳电池；高纯硅材料；硅块8、填空题太阳能到达地球的总辐射能量应该是太阳常数与（）的乘积。
正确答案：地球面投影面积9、问答题太阳能发电的优点？正确答案：（1）没有运转部件，可以安静地生产清洁能源（2）维护简单，容易实现自动化和无人化（3）与规模大小无关，可按一定的效率发电（4）由于是模板结构，易于产生规模化效益（5）用扩散光也可以发电（6）光发电是对废弃能源的有效利用（7）太阳储量无限并且免费10、填空题利用风力机可将风能转换成（）、机械能和热能等。
正确答案：电能11、填空题聚光太阳灶是利用（）聚光的特性，大大提高了太阳灶的功率和聚光度。
正确答案：抛物面12、问答题HZT035-18型号代表什么意思？正确答案：H-皇明；Z-公共场所照明；T-庭院灯；035-灯光源高度3.5米；18-18款式。
13、填空题构成太阳的主要成分是（）和氦正确答案：氢14、填空题阴雨天（）占总辐射的大部分。
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二、聚光集热器的类型
按照对入射太阳 光的聚集方式
反射式 折射式
通过一系列反射镜 片将太阳光辐射汇 聚到热吸收面
将入射太阳光通过 透镜汇聚到吸收面
抛物线线性聚光器 菲涅耳透镜聚光器
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旋转抛物面镜( 碟形 焦点 )
反射聚光
凹面镜(直射式) 抛物面筒形镜( 槽形 焦线 )
圆筒镜(槽形 近似焦线 )
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线聚焦集热器
按聚焦 的形式
点聚焦集热器
使太阳辐射会聚 到一个平面上并 形成一条焦线的 聚光集热器。
使太阳辐射基本 上会聚到一个焦 点的聚光型集热 器。
编辑课件
复合抛物面集热器，又称CPC集热器，是利 用若干块抛物面镜组成的反射器来会聚太阳 辐射变得非成像集热器。
多反射平面集热器，是利用许多平面反射镜片 将太阳辐射会聚到一个小面积上或细长带上的 聚光型集热器。
三 聚光集热器的重要参数
聚光比：表征聚光镜的重要参数。
(1)通量聚光比或能流密度聚光比
吸收器表面积上的平均能流密度和入射 到集热器上的能流密度之比。
CE
Ir Ii
(2)几何聚光比或面积聚光比
编辑课件
Ca
AA AR
A A A R 分别为聚光器开口面积和吸热层吸热 面积(或吸热器的表面积)。
AS
AA
编辑课件
几种聚光集热器的结构示意图 (a)锥形面集热器；(b)复合抛物面集热器；(c)球形面集热器； (d)条形面集热器；(e)菲涅耳编反辑射课件镜集热器；(f)菲涅耳透镜
集热器；(g)抛物柱面集热器；(h)塔式集热器
连续跟踪型 跟踪方式
间歇跟踪型
定时跟踪 太阳检测跟踪
又可分为单轴和双轴跟踪。
编辑课件
编辑课件
编辑课件
透镜聚光
凸透镜
圆形透镜(焦点)
菲涅耳透镜
矩形透镜(焦线)
利用菲涅耳透镜将太阳 辐射聚焦到接收器上的 聚光型集热器。
编辑课件
菲涅耳透镜
编辑课件
编辑课件
按聚光是 否成像
成像集热器 非成像集热器
使太阳辐射聚焦，即在 接收器上形成焦点或焦 线的聚光型集热器。
使太阳辐射会聚到一 个较小的接收器上而 不使太阳辐射聚焦， 即在接收器上不形成 焦点或焦线的聚光型 集热器。
单轴太阳能跟踪系统
编辑课件
两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器。
光导纤维聚光器：由光导纤维透镜和与之相连 的光导纤维组成，阳光通过 光线透镜聚焦后由光纤传至 使用处。
荧光聚光器：一种添加荧光色素的透明板(一般为 有机玻璃)，可吸收太阳光中与荧光 吸收带波长一致的部分，然后以比吸 收带波长更长的发射带波长放出荧光。 放出的荧光由于板和周围介质的差异， 而在板内以全反射的方式导向平板的 边缘面，其聚光比取决于平板面积和 边缘面积，编辑1课0件~100。
关键部件是聚光镜，作用是在吸热层上形成 太阳像。
太阳相对于地面观测点有一个32′的角度，即 太阳张角，因此对太阳的聚光会形成一个太 阳像，而非一个点。
编辑课件
只能对直接 辐射产生聚光的效果，不能对散 射辐射聚焦。
要有跟踪太阳的装置。
对小聚光比的系统，即使不需要跟踪系统，复 杂的聚光系统。
如为了保持光学系统的精确度，需要考虑系统 长期性的防尘、抗氧化和大气腐蚀等。
平面镜(定日镜)
一次反射(塔 形 焦点)
二次反射(凹
有许多平面反射镜或曲面 面镜 焦点)
反射镜组成，将阳光都反 射至同一吸收器上。 编辑课件
通过一个由抛物线旋转而成的盘形反射器 来聚焦太阳辐射的点聚焦集热器。
编辑课件
德国Flagsol公司开发的槽式太阳能集热器
通过一个具有抛物线横截面的槽形反射器 来聚焦太阳辐射的线聚焦集热器。
编辑课件
条形面聚光集热器，又称FMSC聚光集热器，利 用若干条固定的平面反射镜组成的反射器，将 太阳辐射聚集到跟踪太阳的接收器上的一种非 成像集热器。
球形面聚光集热器，又称SRTA集热器，通过一 个由半圆旋转而成的球形反射器，将太阳辐射聚 集到跟踪太阳的接收器上的一种非成像集热器。
锥形面聚光集热器，通过一个由抛物线旋转而成 的盘形反射器，将太阳辐射聚集到跟踪太阳的接 收器上的一种非成像集热器。
第八章 聚光型集热 器
编辑课件
一、 基本原理 聚光型集热器：利用反射镜、透镜或其他 光学器件将进入采光口的太阳辐射改变方 向并会聚到吸热体上的太阳集热器。
利用太阳光线的反射将较大面积的太阳辐 射聚集到较小面积的吸热层上，以提高对 太阳能的吸收。
编辑课件
主要有聚光器、吸收器和跟踪系统三大部 分组成。
球柱面状的碟式聚光反射装置
聚光反射比在800~8000之间，采用双轴跟踪太阳反射光 线，500~1200℃，80%。
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复合抛物线聚光器
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四 光集热器的性能
集热器的效率和有用热能表征。
集热器效率的定义： (1) 基于集热器开口入射太阳辐射的效率
qout I
q o u t 是传热介质带出的有效热量( qabs qloss)
b
bo
qloss Ib
b
I in Ib
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结合集热器热损失因素U，
U q loss t
t tp ta
集热器效率可写为：
b
bo
Ut Ib
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五 聚光集热器的材料 作为聚光器的材料，主要考虑选择一下几点： ✓反射面的反射率； ✓盖板材料的透过率； ✓吸热层的吸收率和反射率；
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作为反射面的材料，由于表面的粗糙和起 伏，没有一种材料能做到镜面的全反射。 铝，总反射率在85%~90%左右。 银，总反射率在90%左右。 需要对标准太阳光入射波长积分才能得到一 个统一的反射率。
AR
聚光编率辑课的件 关系图
S
m ax
dA
二维聚光示意图
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三维聚光示意图
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槽式抛物聚光反射镜面装置
聚光反射比在8~80之间，可采用单轴机构跟踪太阳能光 线，工作温度在260~400℃，最大卡诺循环效率为56%。
带中央接收器的塔式镜面反射装置
聚光反射比在600~1000之间，采用双轴跟踪太阳反射光 线，500~800℃，73%。
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规定：
对于跟踪太阳聚光型集热器，应采用直接辐 射； 对于固定聚光集热器，则采用全辐射，但如 果这类聚光集热器可以调整倾斜度，则采用 直接辐射。
需要标出测量的效率是基于全辐射还是直接 辐射。
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(2) 基于吸热面上的入射太阳辐射的效率，即 聚光集热器光学效率：
o
q abs I in
其和基于集热器开口入射太阳辐射的效率 的 关系是：