一种槽式太阳能集热器的制作方法

本发明涉及一种槽式太阳能集热器,属于太阳能光热应用技术领域。

背景技术：

太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化的特点也给太阳热能的收集和利用提出了很高的要求。按集热器类型的不同,聚光式太阳能热发电系统可分为槽式系统、塔式系统和碟式系统。其中，槽式太阳能热发电系统已具商业化规模且技术要求相对较低,是一种比较理想的发电技术。

集热器是太阳能集热系统的重要部件,传统的槽式太阳能的集热系统所用的集热器一般是真空集热管,该集热管的主要结构是表面带有吸收涂层的金属管和与之同心的玻璃管,并在玻璃管与金属管夹层内抽真空。这种结构存在着以下几个技术问题：金属与玻璃之间存在焊接密封性问题、金属管与玻璃管线膨胀量不一产生内应力的问题、难以保证夹层内的真空度的问题。这些技术问题决定了其高昂的生产成本和较短的使用寿命。鉴于上面提到的传统的真空管所存在的问题,有必要发展新型的槽式太阳能集热器。

黑体的吸收比为1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的太阳辐射能。带有小孔的温度均匀的空腔就是一个黑体模型，太阳辐射能经小孔射入空腔时，在空腔内经历多次吸收和反射，而每经过一次吸收，辐射能就按照内壁吸收率的份额被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为被完全吸收在空腔内部。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一样的性质。

中国专利CN102135331A公开了一种槽式太阳能集热器,包括开口环型管、吸收涂层、绝热材料和入口玻璃罩，开口环型管设有开口,环形腔体内部装有吸热工质,内表面设有吸收涂层,外表面设有绝热材料,开口处连接入口玻璃罩。其具有结构简单、维修方便、成本低，集热效率高等优点。但是，开口环形管呈空心结构，其内层玻璃首先受热，热量再由吸热工质向外层玻璃传递，因此内外层玻璃由于存在温差容易产生内应力导致其变形甚至损坏；其次，该集热器向外辐射散热量较多，造成较多热量损失；再次，该玻璃套管由于其形状的特殊性，没有现成的管道可以与其直接连接达到将管内吸热工质引出的目的，会带来集热管端头的连接问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种槽式太阳能集热器，使玻璃圆管内外壁温度均匀，不易变形，使用寿命更长；且集热效率更高，结构更简单。

本发明所提供的槽式太阳能集热器，包括集热管、聚光镜和支架；聚光镜采用聚光抛物面结构，集热管通过支架固定连接聚光镜，其特征在于：集热管包括玻璃圆管1、吸收涂层2、保温层4和吸热工质6；吸收涂层2布置在玻璃圆管1内壁，保温层4布置在玻璃圆管1外壁；保温层4上设有保温层弧形开口5，吸收涂层2在与保温层弧形开口5对应的位置处设有吸收涂层弧形开口7；吸热工质6填充在玻璃圆管1内。

优选的，在玻璃圆管1和所述保温层4之间还设有低辐射膜3。

优选的，玻璃圆管1采用高硼硅玻璃材料

优选的，保温层弧形开口5和吸收涂层弧形开口7的宽度大于或等于光线经聚光镜聚焦后形成的线性光斑的宽度。

优选的，吸热工质6是导热油或水。

有益效果：

(1)槽式太阳能集热器通过弧形开口形成的一道狭缝等结构特点，利用黑体腔高吸收率的特点，使聚焦后的太阳光线被吸热工质和玻璃管内壁经过多次反复吸收，充分吸收聚焦后的光线,集热效率高；且克服了传统真空管对于真空的苛刻要求,使得结构大为简化,制造和维护成本显著降低。

(2)玻璃腔内外壁温较均匀,不易形成局部过热，造成集热器的变形，热性能稳定,使用寿命更长。

(3)玻璃管外表面的低辐射膜使得太阳辐射可以直接透过保温层弧形开口进入玻璃管，同时减少了玻璃管向外的长波辐射；此外，保温层的使用也能减少散热量。

(4)在相同外径，相同管长的情况下，本发明所公开的槽式太阳能集热器能盛装更多的吸热工质，能进一步节省集热器用料的成本和使用空间。

附图说明

图1是实施例中的集热管剖面结构示意图；

图2是实施例中的槽式太阳能集热器工作状态示意图；

图中：1-玻璃管；2-吸收涂层；3-低辐射膜；4-保温层；5-保温层弧形开口；6-吸热工质；7-吸收涂层弧形开口；8-支架；9-聚光抛物面。

具体实施方式

图1所示的是本发明所公开的槽式太阳能集热器实施例的集热器剖面结构示意图，集热器包括集热管、聚光抛物面9和支架7。其中，集热管包括玻璃圆管1、吸收涂层2、低辐射膜3、保温层4、保温层弧形开口5、吸收涂层弧形开口7。

玻璃圆管1材料采用抗外击能力较强的高硼硅玻璃，其线热膨胀系数为(3.3士0.1)×10-6/K，是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料。玻璃圆管1内表面帖附有吸收涂层2，优先选用高吸收率的吸收涂层；外表面包裹有低辐射膜3，如Low-E膜；内部装有吸热工质6，如导热油或水；为了减小能量损失,玻璃管外壁设有保温层4，保温层上有弧形开口5，在保温层弧形开口对应的位置有吸收涂层弧形开口7。

如图2所示，聚光镜采用聚光抛物面结构，聚光抛物面9为线聚焦装置，可追踪太阳光线。光线经过聚光抛物面9聚集后，在焦线处形成线型光斑。玻璃圆管1通过支架8固定连接聚光抛物面9，使得保温层弧形开口5和吸收涂层弧形开口7正对经聚光抛物面9聚焦后形成的线性光斑。将保温层弧形开口5和吸收涂层弧形开口7置于线型光斑上，弧形开口5的宽度略大于线性光斑的宽度。在玻璃圆管1的内表面的吸收涂层2与保温层的弧形开口正对应的位置设有吸收涂层弧形开口7，能使得太阳能光线通过开口进入玻璃管内。

在实际工作中，光线经聚光抛物面9聚集后，在焦线处形成一线型光斑带，保温层弧形开口5和吸收涂层弧形开口7正对该线型光斑，聚焦后的光线通过弧形开口进入玻璃圆管1，加热玻璃圆管1内的吸热工质6。保温层弧形开口5和吸收涂层弧形开口7的宽度要大于线型光斑带的宽度，以保证聚焦后的阳光不溢出吸收范围。光线经聚光抛物面9反射通过弧形开口进入玻璃圆管1后，经历吸热工质6和玻璃圆管1内表面多次的吸收和反射，通过吸收涂层2的使用，使得能量按照内壁较高的吸收率的份额不断被玻璃圆管1内部的吸热工质6吸收，使得最终能通过保温层弧形开口5离开玻璃圆管1的能量较小，达到高吸收率的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。