聚光设计与集热器
槽式光热电站聚光集热系统施工工法(2)
槽式光热电站聚光集热系统施工工法槽式光热电站聚光集热系统施工工法一、前言槽式光热电站聚光集热系统是一种利用太阳能进行发电的技术，具有较高的能源利用效率和环境友好性。
本文将介绍槽式光热电站聚光集热系统的施工工法，包括工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点槽式光热电站聚光集热系统的特点主要有以下几点：首先，该系统能够将阳光聚焦到聚光器上，使得光热能量得以集中，从而提高了能量转换效率；其次，聚光集热系统具有灵活性和可扩展性，可以根据实际需要进行设计和施工；第三，槽式光热电站聚光集热系统采用的材料和设备均具有较高的耐用性和抗腐蚀性能，能够满足长期使用的要求。
三、适应范围槽式光热电站聚光集热系统适用于多种地域和环境条件，尤其适合太阳能资源丰富的地区。
该系统能够适应不同的地形和气候条件，例如山区、沙漠地带等。
此外，槽式光热电站聚光集热系统还可以应用于农业、工业、城市热供等领域，具有广泛的应用前景。
四、工艺原理槽式光热电站聚光集热系统的工艺原理是利用聚光器将太阳光线聚焦到集热管上，通过介质循环将热能传递给工质，再通过工质驱动涡轮发电机发电。
聚光器主要由反射镜和光吸收器构成，可以将太阳光线聚集到集热管上，提高光热能量的利用效率。
而集热管则起到将热能传递给工质的作用，同时也起到保护聚光器的作用。
五、施工工艺槽式光热电站聚光集热系统的施工工艺一般包括以下几个阶段：场地准备、基础施工、集热器组装、聚光器安装、管道连接和系统测试。
在场地准备阶段，需要对施工场地进行平整和清理；基础施工阶段需要进行基础的浇筑和固化工作；集热器组装阶段需要将集热管和聚光器进行组装和安装；聚光器安装阶段需要将反射镜和光吸收器进行安装；管道连接阶段需要将集热器和发电设备进行连接；系统测试阶段需要对系统进行测试和调试。
六、劳动组织槽式光热电站聚光集热系统的施工工艺需要安排合理的劳动组织，包括施工队伍的划分和施工任务的分工等。
流体力学在太阳能发电工程中的应用
流体力学在太阳能发电工程中的应用太阳能作为可再生能源的一种重要形式，正在逐渐成为解决能源危机和环境污染问题的关键技术。
在太阳能发电工程中，流体力学是一个不可或缺的领域，它研究了在流体中的力和运动规律。
本文将探讨流体力学在太阳能发电工程中的应用，并重点介绍太阳能光热发电和光伏发电两个方面。
一、太阳能光热发电中的流体力学应用太阳能光热发电通过聚光集热器将太阳能转化为热能，进而产生蒸汽推动涡轮机发电。
流体力学在太阳能光热发电中起到了关键作用，主要集中在两个方面：聚光器设计和管路系统优化。
1. 聚光器设计聚光器是将太阳辐射能集中到一个小区域的装置，需要根据太阳辐射特点进行设计。
在聚光器的设计中，流体力学提供了一些重要的参数和模型，如光学性能、热传导和流体流动等。
通过流体力学分析，可以确定适当的聚光器形状、曲率和表面粗糙度，以最大限度地提高光热转换效率。
2. 管路系统优化聚光器通过集热管将热能传送到蒸汽发电装置中。
在管路系统的设计和优化中，流体力学可以提供重要参考。
例如，通过流体流动模拟，可以确定管道的截面积、长度和形状，以减小流体阻力和能量损失。
此外，流体力学还可以帮助优化管道的布局和连接方式，提高整个系统的效率和可靠性。
二、光伏发电中的流体力学应用光伏发电是利用光电效应将太阳能直接转化为电能的技术，流体力学在光伏发电中同样扮演着重要角色。
下面将从光伏面板设计和能量转换效率两个方面介绍流体力学在光伏发电中的应用。
1. 光伏面板设计光伏面板是将太阳能转化为电能的核心部件，其设计与光学、热学和流体力学密切相关。
流体力学可以提供光伏面板表面的特性和微观结构设计等方面的建议。
例如，通过流体力学的分析，可以确定表面的纹理和反射层，以最大限度地提高太阳能的吸收和转换效率。
2. 能量转换效率光伏面板的能量转换效率与大气环境和温度变化密切相关，流体力学可以通过分析空气流动和温度分布等参数，帮助优化光伏发电系统的设计和性能。
第七章：聚焦集热器
•
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
7.10：理想线性聚光器图像
• 线性抛物线聚光器可以通过多种调整方式跟踪太阳直接辐射。
7.11：非线性聚光器图像
• 如果反光镜上有沿法向分布的轻微的二维面倾斜误差，那么反光镜排列产生的焦平面 上的图像如图7.11.1所示。
7.13：入射角修正和能量平衡
• 多种能量平衡的测量结果如图7.13.5所示：
7.13：入射角修正和能量平衡
• 这些图可以估计设计改变的影响。比如：对这个集热器，所用选择性表面的发射率是 0.2可以降低79%的辐射损失。然而，辐射损失不是最主要的损失。使用高反射率的表 面和提高拦截系数都能降低光学损失，这才是明显地从根本上改善的方法。 在研究中，反射面和接收管都是用平板在边缘支撑的，这样的结构会产生热损。这样 的损失通过管的温度的测量来确定。虽然在图中没有体现，但是在晴天入射的实验条 件下，接收器表面温度分别为100,135和175°C时，其损失相应的为3，6和10%。
• •
7.13：入射角修正和能量平衡
• 聚光器边界误差，位置误差和焦距误差都会增大或改变镜像和拦截系数。这些误差也 会影响盖面系统的吸收系数和接收器的吸收系数。这些影响可以用双轴入射角修正来 体现。 在横向平面，随着入射角横向部分的增加，ץ降低很快。这个影响可以通过图7.10.2来 确定。
•
7.13：入射角修正和能量平衡
7.9：线性镜像聚光器几何原理
7.9：线性镜像聚光器几何原理
7.9：线性镜像聚光器几何原理
• • 太阳辐射的直射部分是一个角范围为0.53°的圆锥体。假设聚光器是对称的，直射是 沿着小孔法线入射的。所以入射到聚光器上的辐射方向是和抛物线中心面平行的。 图7.9.5是抛物线边缘的反射辐射决定焦点区范围的原理图。焦平面太阳镜像范围随着 边缘角的增大而增大。中心在焦点的平面，圆形和半圆形集热器的最小尺度拦截的所 有辐射如图所示。入射到这些集热器表面的辐射角大小是不同的。
全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法(2)
全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法一、前言全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器是一种能够利用太阳能进行集热的设备，广泛应用于农业温室、工业加热、居民热水供应等领域。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例，旨在为读者提供一份科学且实用的施工指南。
二、工法特点全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法具有以下特点：1. 高效集热：该工法利用逐日聚光技术，能够最大限度地将太阳能转化为热能，提高能源利用效率。
2. 自动化控制：采用先进的自动化控制系统，实现对集热器的温度、湿度、光照等参数的自动调节，提高工作效率并降低人工干预。
3. 节约空间：由于采用槽式结构，该工法能够最大程度地压缩设备占地面积，节约了空间资源。
4. 耐久性强：采用耐高温、耐腐蚀的材料制作而成，具有较长的使用寿命和较好的耐久性。
三、适应范围全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器适用于各种规模的农业温室、工业加热以及居民热水供应等领域，特别适用于日照充足、温度要求较高的地区。
可以根据实际需求进行灵活组合和扩展，满足不同场景的能源需求。
四、工艺原理全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工法的实际工程与工法之间具有密切的联系，采取了以下技术措施：1. 结构设计：根据集热器需求和工程实际情况，设计出合理的槽式结构，确保光热转换效率最大化。
2. 材料选择：选择耐高温、耐腐蚀的材料，如不锈钢、玻璃等，确保集热器的稳定性和寿命。
3. 自动化控制：采用先进的控制系统，实现对集热器温度、湿度、光照等参数的自动调节，提高工作效率。
4. 储能系统：通过储能系统，将太阳能收集起来，在无太阳能供应的情况下仍然可以继续供热，增加了系统的稳定性和可靠性。
五、施工工艺全时自动逐日聚光式太阳能槽式集热器施工工艺的主要步骤如下：1. 地基施工：根据施工图纸进行地基开挖，平整地面并浇筑混凝土基础。
太阳能腔体式（黑体）集热管设计与优化
太阳能腔体式（黑体）集热管设计与优化王磊;朱天宇;刘庆君;薛正东【摘要】在槽式太阳能集热装置中，为了减少吸热管与外界的对流损失，一般采用真空集热管。
为此，设计出一种新型腔体（黑体）式集热管，以质优价廉的优势适应中温（100～250℃）的应用场合。
建立槽式太阳能聚光三维模型，分析了聚光器的焦距、聚光器跟踪误差角与腔体开口宽度之间的关系，对腔体结构进行了优化。
并基于 TracePro 软件，对集热管进行聚光性能模拟。
结果表明，在跟踪误差存在的情况下，聚光器聚光效率达到80％，验证了实际工作中的可能性。
%In order to reduce the convection loss between the solar collector tube and the environ-ment,a vacuum collector is usually used in trough solar collector.A new cavity (black cavity)collec-tor has been designed with its high quality and low price adapting medium temperature (100~250 ℃) applications.A three dimensional model of solar trough collector has been built.The focal length of the condenser has been discussed,the relationship between light concentrator tracking error angle and the cavity opening width has been analyzed,the cavity has also been optimized.The working situa-tion of collector tube has been simulated by soft-ware TracePro.The results show that nearly 80%of the light can be reflected to collector tube in cavity,and the possibility in practical work has been proved.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】4页(P15-18)【关键词】槽式太阳能集热管;黑体;腔体开口宽度;跟踪误差角【作者】王磊;朱天宇;刘庆君;薛正东【作者单位】河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019;河海大学机电工程学院，江苏常州 213022; 南通河海大学海洋与近海工程研究院，江苏南通 226019【正文语种】中文【中图分类】TK5120 引言中高温太阳能集热器中主要包括聚光装置和集热装置，包括聚光器对太阳的实时追踪，跟踪驱动和线性聚焦集热管，实现高温热利用的3项核心技术。
太阳能光热发电系统的设计与实现
太阳能光热发电系统的设计与实现太阳能光热发电系统是目前世界上最受关注的可再生能源之一。
它不仅可以帮助我们减少使用化石燃料等不可再生资源，也能减少空气污染和温室气体的排放。
这种系统利用太阳能把光能转化为热能，然后再把热能转化为电能。
在这篇文章中，我将介绍太阳能光热发电系统的设计与实现。
I. 太阳能光热发电系统的组成部分太阳能光热发电系统主要由太阳能集热器、传热系统、蒸汽发生器、蒸汽涡轮发电机、储热系统、水循环系统、控制系统等组成。
1.太阳能集热器：太阳能集热器是太阳能光热发电系统的关键组成部分，用于把太阳能转化为热能。
其主要分类有平板集热器和聚光集热器两种。
平板集热器应用较广，因为它的制作成本较低，但其效率较低。
而聚光集热器则可以将太阳辐射能集中到一个小区域，使得温度变得非常高，从而提高发电效率。
2.传热系统：传热系统用来传递集热器中产生的热量到蒸汽发生器，主要包括流体输送管道、换热器、水循环泵等。
其中流体输送管道的选择非常重要，因为它需要承受高温高压的热质料。
3.蒸汽发生器：蒸汽发生器用于将集热器中的热量转化为水蒸汽，用来驱动蒸汽涡轮发电机来产生电能。
目前，常用的蒸汽发生器有自然循环式和强制循环式两种。
4.蒸汽涡轮发电机：蒸汽涡轮发电机是将蒸汽的动能转化为电能的关键设备。
常见的蒸汽涡轮发电机是由几个涡轮级组成的，涡轮级之间通过各自的高压和低压蒸汽输出端合并起来，形成一个完整的流动闭合系统，最后输出电能。
5.储热系统：储热系统用来储存集热器收集到的热能。
这种系统允许把白天的热量储存在储热器中，在晚上和阴雨天时，仍能够产生电能。
6.水循环系统：水循环系统通过传递热量把蒸汽发生器中的液态水转化为蒸汽，驱动发电机产生电能，然后将水再次送回蒸汽发生器，形成循环，节约水的使用量。
7.控制系统：控制系统主要用于监测和控制整个太阳能光热发电系统的运行状况，确保系统运行安全可靠。
II. 太阳能光热发电系统的设计流程太阳能光热发电系统的设计流程主要包括以下几个步骤。
碟式聚光太阳能集热器的性能分析及试验装置设计.
分类号学号M201070981学校代码10487密级硕士学位论文碟式聚光太阳能集热器的性能分析及试验装置设计学位申请人：宋佳学科专业：动力工程指导教师：高伟教授张燕平副教授答辩日期：2012年5月24日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringAnalysis on the Performance of Collector of Dish concentrator System and Design on Testing EquipmentsCandidate:Song JiaMajor:Power EngineeringSupervisor:Prof.Gao WeiAssoc.Prof.Zhang YanPingHuazhong University of Science&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要太阳能热发电中碟式太阳能热发电系统与槽式和塔式系统相比有很多优势，可以达到较高的热电转换效率和热效率，因此成为较可行且效率较高的热发电装置。
聚光集热技术
聚光集热技术聚光集热技术是一种利用太阳能的高效方式，通过聚光器将太阳光线聚焦到一个小范围内，从而提高太阳能的密度和温度，实现太阳能的高效利用。
本文将介绍聚光集热技术的基本原理、分类、应用以及发展趋势。
一、基本原理聚光集热技术是一种利用太阳能的高效方式，主要由聚光器、集热器和跟踪系统三部分组成。
聚光器是将太阳光线聚焦到一个小范围内的装置，通常由反射镜或透镜组成。
集热器是将聚焦后的太阳能转化为热能的装置，通常是由吸热性能较好的材料制成。
跟踪系统则是用于跟踪太阳位置，使聚光器始终对准太阳，从而保证能量的高效收集。
聚光集热技术的基本原理是利用聚光器将太阳光线聚焦到一个小范围内，从而提高太阳能的密度和温度。
聚焦后的太阳能会被集热器吸收，转化为热能，进而用于发电、供暖、热水等应用。
二、分类根据聚光器的类型，聚光集热技术可以分为反射式聚光集热技术和透镜式聚光集热技术两种。
反射式聚光集热技术使用反射镜作为聚光器，通常由多个曲面反射镜组成，将太阳光线反射到一个焦点上。
这种技术结构简单、成本较低，但聚焦效率相对较低。
透镜式聚光集热技术使用透镜作为聚光器，将太阳光线聚焦到一个点上。
这种技术聚焦效率高，但透镜制作工艺复杂，成本较高。
三、应用聚光集热技术广泛应用于太阳能发电、太阳能供暖、太阳能热水等领域。
在太阳能发电方面，聚光集热技术可以用于太阳能热发电和太阳能光热发电。
太阳能热发电通过聚光集热技术将太阳能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。
太阳能光热发电则是利用聚光集热技术将太阳能转化为高温高压的蒸汽，直接驱动发电机发电。
在太阳能供暖方面，聚光集热技术可以用于供暖系统，通过聚光集热技术将太阳能转化为热能，供暖室内。
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)
CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计
CPC在中高温太阳能集热器中的应用与设计在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度，必须通过聚光来实现中高温集热器。
复合抛物面（CPC）是一种非成像低聚焦度的聚光器。
文章根据边缘光线原理，给出复合抛物面聚光器的曲线方程，并结合实例介绍一种复合抛物面（CPC）的设计方法。
标签：复合抛物面（CPC）；热管式真空管；中高温太阳能集热器前言随着发展中国家工业大幅扩张，消耗的蒸汽数量增长迅速，由此造成的环境问题如CO2、SO2等温室气体排放、氮氧化物等有害气体的污染日益加重；另一方面，国际原油价格的飙升，使企业生产成本急剧增加。
从环境、社会经济的可持续发展角度来说，既环保又采之不尽的太阳能中高温热利用成为必然趋势。
中高温蒸汽是指温度范围在100～300℃的蒸汽，在工农业生产中有着广泛的应用。
在太阳能中温应用领域中，由于非聚光集热器很难达到较高的温度，而抛物面聚光器又需要复杂的跟踪系统，价格昂贵，因此复合抛物面聚光器（CPC）有着广泛的应用前景。
1 复合抛物面（CPC）的设计1.1 复合抛物面（CPC）的特点在太阳能中高温热利用中普通的太阳能集热器难以达到100℃以上温度，必须通过聚光来实现中高温集热器。
复合抛物面（CPC）是一种非成像低聚焦度的聚光器，具有以下特点：（1）由于它有较大的接收角，故在运行时不需要连续跟踪太阳能，它的聚光比可达到在10以内，当聚光比在3以下时可做成固定式装置；（2）可接收直射太阳能辐射和部分散射辐射，并能接收一般跟踪聚光器所不能接收的”太阳能周围辐射”；（3）复合抛物面（CPC）的聚光面型加工精度要求不严格，将其应用在太阳能集热器中，可降低成本。
复合抛物面（CPC）型热管式中高温太阳能集热器采用外聚光方式，以热管式真空管作为吸收体，在热管式真空管外增加了复合抛物面聚光反射器（CPC），使集热效率得到大幅度提高，温度可达100～250℃。
1.2 复合抛物面（CPC）聚光器的设计根据边缘光线原理：对于聚光器，以最大入射半角θ入射的所有光线，都必须从出射孔径的边缘出射。
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。
太阳能集热器制造
菲涅耳透镜聚光集热器
普通凸透镜的原理大家都知道，如图3(a)所示，平行于透镜 主光轴的平行光通过凸透镜后将会聚到焦点上。若需直径 较大的透镜则会很厚，不但非常笨重还会使透光性下降。 由于透镜的性能取决于其表面，在保证表面形状的条件下 把透镜压扁，菲涅耳透镜把透镜分成许多圆环，每个圆环 在保持对应半径处的镜面曲线下尽量薄一点，如图3(b)所 示,这样的结
一下将以（非）成像聚光太阳能集热器为主进行介绍。
成像聚光太阳能集热器
• 聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成，成像 聚光太阳能集热器通过聚光器将太阳辐射聚焦在 接收器上形成焦点（或焦线），以获得高强度太 阳能。聚光集热器是一套光学系统，聚光器一般 由反射镜或透镜构成，主要有抛物面反射镜、菲 涅耳透镜、菲涅耳反射镜三种。 聚光器接受太阳 光的投影面称为光孔（或“开口”），聚光器把 照射到光孔的辐射汇聚到接受器上，如果聚光器 光孔面积为A1，接受器受聚光面积为A2，则有： C=A1/A2， C称为“聚光比”，是聚光集热器的聚 光程度的特征参数。
2)阳极氧化：氧化时选用直流电源。将清洗过的铝试样作为阳极， 阴极为铅板，在磷酸、硫酸溶液中分别进行阳极氧化，部分样品先 在硫酸中阳极化，然后在磷酸液中进行二次氧化；
3)电解着色：经阳极氧化后的试样，采用交流电压在金属盐溶液中 进行电解着色。根据所获得颜色的色系确定选用的电解液；
4)封孔：本实验选用沸水封孔法，对所获得的涂层进行后处理，在 沸水中封孑L 30rIlin，以确保不退色。
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）
一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器及其制造方法[发明专利]
![一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器及其制造方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/84b1a3e285254b35eefdc8d376eeaeaad1f316a2.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610695383.8(22)申请日 2016.08.19(71)申请人 广东工业大学地址 510062 广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人 王海 卢梓健 黄金 胡艳鑫 蔡明臻 刘宇航 李晓朋 黄凯鑫 陈木生 谢锐坡 卓兆城 李浩腾 谢上子 (74)专利代理机构 广东广信君达律师事务所44329代理人 杨晓松(51)Int.Cl.F24J 2/08(2006.01)F24J 2/12(2006.01)F24J 2/24(2006.01)F24J 2/52(2006.01)(54)发明名称一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器及其制造方法(57)摘要本发明公开了一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器，包括下支架、真空集热管、集热铜管、上支架和菲涅尔透镜，所述真空集热管固定架设于下支架的上端，所述菲涅尔透镜固定安装于所述上支架上，所述上支架可摆动套设于所述真空集热管上；所述集热铜管安装于所述真空集热管内；所述真空集热管为单向开口透明结构，所述菲涅尔透镜的焦点位于所述集热铜管上；所述集热铜管为U型结构，且其U型面竖直设置。
还提供一种制造方法，1)构建二维X-Y直角坐标系；2)在线性菲涅尔透镜的焦线处安装真空集热管；3)在真空集热管内安装抛物反射镜；4)在真空集热管的中心轴线处竖直设置集热铜管。
本发明具有结构合理、太阳能利率高和安全可靠的有益效果。
权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 106352562 A 2017.01.25C N 106352562A1.一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器，其特征在于，包括下支架、真空集热管、集热铜管、上支架和菲涅尔透镜，所述真空集热管固定架设于下支架的上端，所述菲涅尔透镜固定安装于所述上支架上，所述上支架可摆动套设于所述真空集热管上；所述集热铜管安装于所述真空集热管内；所述真空集热管为单向开口透明结构，所述菲涅尔透镜的焦点位于所述集热铜管上；所述集热铜管为U型结构，所述集热铜管的U型面竖直设置。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
进而，为了简化制作工艺，又将阶梯 球面近似地用平面代替，从而形成了“菲 涅尔透镜”。
菲涅尔透镜的设计主要是根据给定的焦 距f来具体确定每一个阶梯平面的倾角α。
菲涅尔透镜的设计原理
阶梯平面倾角α与折射光线倾角φ 、及透镜材料的折射率n的关系：
p2
reflector1
d1
2w d2
reflector2
north
上式表明，同样的镜元当其与吸 热器的距离不同时，它对聚光比 的贡献不同。
LFR镜场光线反射示意图
LFR镜场聚光比与镜元个数及塔高的关系
ideal geometric concentration ratio 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97
太阳图像宽度W计算公式
W= 4f tan16 cos (1 cos )
聚光抛物面实例
3.1.3 抛物面的离散化 线性菲涅尔聚光系统
当为提高聚光比而扩大抛物面时，会产生如下 问题：
（1）抛物面的重量及转动惯量随尺度增大而急 剧增大，为跟踪设计带来困难。
（2）抛物面过大难以解决风荷载问题。 （3）连续抛物面的精确机械加工不容易实现。
H=3m
H=6m
H=9m
90 80 2w=0.2m spacing=0.1m 70
60 50
40 30
20 10
0
number of mirror slats
H=12m
3.3 非聚光型集热器
太阳能集热器分类
跟踪 类型
静止
集热器类型
平板 真空管
复合抛物面
单轴 跟踪
双轴 跟踪
线性菲涅尔 圆柱槽式 抛物面槽式 碟式 塔式-定日镜
地平面
1 x
镜元1
2
镜元2
3
镜元3
4
镜元4
每一个带状镜元的倾角和跟踪速度均不相同，需要进行 具体的设计计算。
西班牙Novatec Biosol公司建造的PE-1太阳能电站的LFR镜场。 该电站2009年成功试运行，是世界上第一座LFR型电站。
3.1.4 折射式聚光设计
从平凸透镜到菲涅尔透镜 通常聚光比愈大则透镜愈厚。为了减小
1
Tabs
(1
)
Cg
sin2 xT 4sun
T 4amb
4
式中
吸热器以导热和对流方式损失能量所占总接收的辐射能的份额。
α 吸热器的吸收率。
聚光器表面对太阳辐射的反射率。
x 太阳圆盘所张的半角，大约等于4.7mrad, sin x r
R 吸热器的发射率。
tan sin n cos
阶梯面倾角α与当地平面参数r、W 及焦距d之间的关系：
tan
r
n (d W tan )2 r2 (d W tan )
2
2
菲涅尔透镜聚光
3.2 聚光比
3.2.1 聚光比的定义
（1）几何聚光比集热器的收光孔面积Aap与吸热器太阳表面温度。 Tamb 镜场环境温度。
聚光比与吸热器工作温度之间的关系图
3.2.3 LFR镜场的聚光比
LFR集热器的聚光比计算
n
1
Cg
j 1
1 Dj2
Dj
dj H
Bw1 Bw2
incident ray1
H south
p1
incident ray2
s1
1 2s2
Cg
Aap Aabs
（2）辐射通量聚光比 聚集到吸热器上的平均辐射强度Iab与入射太阳辐射强
度I之比。
Ce
Iap Iabs
由于镜面在光学加工过程中存在加工误差，导致通过收光孔的射线并不是都 能够汇集到吸热面上，因此，Ce总是小于Cg。二者之间的关系为：
Ce 0Cg
0称为“光学散射损失因子”。
此外，在普通抛物面聚光器中，吸热器必 须和集热面一同转动，造成无谓的动力消耗。
线性菲涅尔聚光系统（Linear Fresnel ReflectorLFR), 因由法国工程师Augstin-Jean Fresnel 发明而得名。
太太阳阳入入射射光光
吸吸热热器器
反反射射光光 H
南
镜元4
镜元3
镜元2
镜元1
Cmax
1 Fa ,s
1 sin
式中Fa,s为抛物面的收光孔对太阳所张的角系数，代表入射太阳光与抛物 面法向z之间的夹角， 在16′~90°之间变化。
3.2.2 吸热器温度与聚光比的关系
对于任何形式的集热-吸热系统，通过热平衡分析可以导出其吸热器的运 行温度Tabs与几何聚光比Cg之间存在如下关系：
第三章 聚光设计与集热器
3.1 聚光原理 3.1.1 聚光的必要性
太阳聚光设计的意义：
非聚光情况下，太阳能集热工质的温度一般低于 100℃。 为提高工质温度从而扩大应用范围，或者为提高 太阳能电池的光电转换效率，需要采用适当的聚光 方式，将自然状态下能量密度较低的太阳辐射能汇 聚到很小的接受表面上，以产生高温工质或高光通 量。
3.3.1 平板集热器 结构与外形
平板集热器的基本特点
采光面等于集热面，聚光比C=1； 不跟踪太阳，固定安装； 生产成本低廉； 热损失较大，介质温度较低（＜80℃）。
吸热体类型
平板 管型
管型
管型 管型 管型 点 点
聚光比范围
1 1 1-5 5-15 10-40 15~50 10-85 600~2000 300~1500
使用温度范围 （℃） 30-80 50-200 60-240 60-300 60-250 60-300 60-400 100-1500 150-2000
（3）抛物面聚光器的理论聚光比
设右图所所示的抛物面，其焦 平面与其收光孔重合。
假如太阳光线是绝对平行的，则
右图抛物面聚光器的聚光比应趋向 于无穷大，因光线都聚焦在一点。
而事实上，由于太阳圆盘有32′ 的张角，所以抛物面所能够达到的 极限聚光比只是
碟式抛物面 槽式抛物面
Cmax
1 Fa ,s
1 sin2
太阳能热发电系统热电转换效率与聚光比及吸热器温 度之间的关系
两种基本的聚光形式
1. 反射式聚光
2. 折射式聚光
3.1.2 抛物面反射聚光
抛物面焦点上的光源（焦点）所产生的平行光束
抛物线方程：
z2 4fx
实际太阳光线所产生的成像
太阳到达地球表面的光线并非平行光，而是张角为32′的发散光，因此 不可能完全聚焦。经抛物面聚焦后所产生的图像宽度W，随着反射点 P的位置不同而变化。