一种可移动式太阳能集热装置的制作方法

本发明属于太阳能热利用技术领域，涉及一种可移动式太阳能集热装置。

背景技术：

目前，随着化石能源带来的环境污染和传统能源枯竭问题，太阳能利用技术已经再次引起国内外企业和研究人员的关注，在随后的数十年，太阳能作为可再生能源之一必将产生更多的应用。当前的太阳能热水器对太阳能的转化率较低、占地面积大，而且加热时间长，特别是在冬天或是短日照的地区，水温通常达不到所需的温度，使用不方便。其主要原因是太阳能集热罩固定在一个位置，而太阳一天东升西落，能够有充足阳光落在太阳能集热罩上的时间非常少，有必要提出可移动式太阳能集热罩，增强太阳能集热罩对太阳光的利用效率。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可移动式太阳能集热装置，以解决现有的太阳能集热罩因位置固定导致其聚集的太阳能较少而降低了太阳光利用率的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种可移动式太阳能集热装置，包括太阳能集热板、聚光筒及与太阳能集热控制系统；

所述太阳能集热板设有若干个，若干个太阳能集热板以聚光筒为圆心在聚光筒的上方均匀布置形成多面体集热罩，所述聚光筒通过管路连接有需要加热的工质供给端和热用户；

所述太阳能集热控制系统控制器iii、电动机以及安装在太阳能集热板上的温度传感器，电动机和温度传感器均分别与控制器iii电性相连；在太阳能集热板底部设有支架，支架与转动轴相连，电动机通过连杆带动转动轴转动，从而带动若干个太阳能集热板组成的太阳能集热罩绕聚光筒旋转。

优选地，支架设置在太阳能集热板的中央。

优选地，所述聚光筒上设置有水位计，聚光筒与工质供给端的管路上设置有进水阀，水位计电性连接有能够对进水阀进行控制的控制器ii。

优选地，所述聚光筒与热用户的管路上设有球阀、流量计、压力表和温度计，流量计、压力表和温度计分别电性连接有能够对球阀进行控制的控制器i。

进一步优选地，水位计采用双色光柱水位计。

优选地，聚光筒的外表面经亚光处理后涂覆有吸热涂料层。

进一步优选地，所述吸热涂料层为黑铬涂料层、黑镍涂料层或黑钴涂料层。

进一步聚光筒是采用铜管或不锈钢管加工而成的密闭筒状结构。

进一步所述太阳能集热板为表面涂覆有石墨烯的凸透镜板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的一种可移动式太阳能集热装置，将多个太阳能集热板以聚光筒为圆心在聚光筒的上方均匀布置，每块太阳能集热板的中心安装有支架，这些支架统一集结在转动轴上，当电动机转动时，电动机上连接的连杆就会带动转动轴转动，与之相连的支架便带动太阳能集热板转动，从而达到通过控制器iii控制太阳能集热板转动的目的，使得装置的实用性和可控性增强。通过太阳能集热控制系统控制太阳能集热板的转动使其能够从多个角度聚集太阳能，从而使得聚光筒能够实现四周均匀受热，最大程度的接收太阳光，通过在聚光筒上连接工质供给端和热用户，能够对聚光筒吸收的太阳能直接进行利用，从而达到提高太阳光利用率的目的，该装置结构简单，占地面积小，实用性强，适用范围广。

进一步地，在聚光筒上设有水位计，水位计和进水阀与控制器ii电性连接，设定聚光筒中水位线，当控制器ii读取到水位计监测到的水位低于该值时，向进水阀发出开启指令，当水位达到设定值时，向进水阀发出关闭指令，实现了进水过程的自动化控制。进一步地，聚光筒与热用户的管路上设有球阀、流量计、压力表和温度计，流量计、压力表、温度计和球阀与控制器i电性连接，设定一次输出系统的热工质的质量流量，当控制器i读取到压力表和温度计所监测到的工质压力和温度达到目标值时，向球阀发出开启指令，将热工质输出系统，当流量计监测到输出系统的热工质质量流量达到设定值时，控制器i向球阀发出关闭指令，实现了热工质输出过程的自动化控制。

进一步地，可以通过增加正六面体集热罩20每个面的长度来提高聚光量，从而提高温度，也可以通过增加正六面体的宽度来提高聚光率。

进一步地，在经过亚光处理的聚光筒外表面涂覆吸热涂料层，亚光处理可以减少太阳光的反射损失，吸热涂料层能够提高光能转化为热能的转化率，进一步提高太阳光的利用率。

进一步地，通过将聚光筒设置为铜管或不锈钢管加工成的密闭筒状结构，当太阳光照射到聚光筒外表面时，绝大部分太阳能被吸收转化为热能，使聚光筒管壁外表面的温度升高，由于铜和不锈钢管材是热的良导体，这些太阳光转化而来的热能被聚光筒内壁流过的工质水吸收利用。

进一步地，将涂覆有石墨烯的凸透镜板作为太阳能集热板，其透光率高、反射损失小，能够提高太阳光的利用率。

附图说明

图1为本发明太阳能集热装置的结构示意图；

图2为本发明中太阳能集热板的转动角度示意图；

图3为本发明中太阳能控制系统的结构示意图。

其中：1-太阳能集热板；2-聚光筒；3-进水管；4-进水阀；5-水泵；6-热用户；7-连接管；8-流量计；9-压力表；10-温度计；11-排汽阀；12-球阀；13-信号传输线i；14-控制器i；15-支架；16-水位计；17-信号传输线ii；18-控制器ii；19-给水管；20-正六面体集热罩；21-温度传感器i；22-控制器iii；23-连接线；24-电动机；25-连杆；26-转动轴；27-温度传感器ii。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

参见图1，一种可移动式太阳能集热装置，包括太阳能集热板1和聚光筒2，六个太阳能集热板1以聚光筒2为圆心在聚光筒2的上方沿圆周方向均匀布置形成正六面体集热罩20，所述太阳能集热板1连接有能够控制太阳能集热板1的转动方向和转动夹角而使其能够从多个角度聚集太阳能的太阳能集热控制系统，如图3所示，太阳能集热控制系统包括在正六面体集热罩20上安装的控制器iii22、与控制器iii22通过连接线23连接的电动机24及与控制器iii22电性连接且安装在太阳能集热板1上的六个温度传感器21，所述电动机24能够通过转动轴26控制六个太阳能集热板1围绕聚光筒2转动，每块太阳能集热板1的中心安装有支架15，这些支架15统一集结在转动轴26上，当电动机24启动时，与电动机24连接的连杆25就会带动转动轴26转动，与之相连的支架15便带动太阳能集热板1转动；所述聚光筒2上连接有进水管3和连接管7，所述进水管3上设有进水阀4和水泵5，所述水泵5通过进水管19与需要加热的工质供给端相连；所述连接管7连接有热用户6，聚光筒2上设有水位计16，所述水位计16和所述进水阀4通过信号传输线ii17与控制器ii18连接，所述连接管7上设有控制器i14，所述控制器i14通过多个信号传输线i13连接有球阀12、流量计8、压力表9和温度计10，聚光筒2的外表面经亚光处理后涂覆有吸热涂料层，吸热涂料层为黑铬涂料层，聚光筒2是采用铜管加工而成的密闭筒状结构；太阳能集热板1为表面涂覆有石墨烯的凸透镜板。

实施例2

本实施例除以下内容外，其余内容均与实施例1相同：

聚光筒2是采用不锈钢管加工而成的密闭筒状结构，吸热涂料层为黑镍涂料层。

实施例3

本实施例除以下内容外，其余内容均与实施例1相同：

八个太阳能集热板1以聚光筒2为圆心在聚光筒2的上方沿圆周方向均匀布置形成正八面体集热罩20；聚光筒2是采用不锈钢管加工而成的密闭筒状结构，吸热涂料层为黑钴涂料层。

本发明公开的可移动式太阳能集热装置，工作原理为：在太阳能集热板1的每一块板上均安装有温度传感器21，由于太阳能集热板1每一块板与太阳光相对位置不同，接受到的太阳光热量不同，导致每一块板的表面温度不同，放置在每一块板表面的温度传感器21感知到这一温度并将该温度值传递给控制器22，令控制器22将控制信号通过连接线23传递给电动机24，使其旋转方向为最大温度升高的方向，即max(tn-tn-1)，此处为每一块板子的编号，n＝1,2,3,4,5...。太阳能集热板1的转动角速度ω采用下式计算：

如图2所示，上式中l为太阳能集热板1相邻两块板子中心温度传感器i21和温度传感器ii27之间的弧长，单位为m。τ为该太阳能集热板1中流体经历温度差t2-t1所需要花费的时间。

上式中的l可用下式计算：

上式中r为太阳能集热板1的半径，θ为相邻两块板子的夹角。τ可以采用下式计算：

式中m为太阳能集热板1中的工质的质量流量，cp为水的定压比热容，δt为相邻两板温度传感器之间温度差的最大值，用式计算。

δt＝max(tn-tn-1)

式中的pb为集热管的太阳能光热转换功率，可用下式计算：

pb＝2ebαηca

上式中a为集热面积，ηc为聚集效率，α为表面吸收比，eb为太阳能辐射能。

本发明的可移动式太阳能集热装置在工作时：

涂覆有石墨烯的凸透镜板作为太阳能集热板1太阳能集热板1以聚光筒2为圆心在聚光筒2的上方沿圆周方向均匀布置形成正六面体集热罩20，太阳能集热板1将光线聚焦在聚光筒2上，当太阳位置变动时，太阳能集热板1上的温度传感器21感应到不同的温度并将温度信号传输给控制器iii，在控制器iii的控制下，当电动机24启动时，与电动机24连接的连杆25就会带动转动轴26转动，与之相连的支架15便带动太阳能集热板1转动，多个太阳能集热板1形成的正六面体集热罩20绕着聚光筒2旋转，来自各个方向的太阳光照射在聚光筒2上，从而实现了对太阳光的充分。

聚光筒2中装有通过水泵5和进水阀4流入的需要加热的工质，在聚光筒2上设有水位计16，水位计16和进水阀4通过信号传输线ii17与控制器ii18连接，设定聚光筒2中水位值，当控制器ii18读取到水位计16监测到的水位低于该值时，通过信号传输线ii17向进水阀4发出开启指令，当水位达到设定值时，向进水阀4发出关闭指令。连接管7上设有流量计8、压力表9和温度计10，流量计8、压力表9、温度计10和球阀12通过信号传输线i13与控制器i14连接，设定一次输出系统的热工质的量，当控制器i14读取到压力表9和温度计10监测到工质的压力和温度达到目标值时，通过信号传输线i13向球阀12发出开启指令，将热工质通过连接管7和球阀12输出系统，提供给热用户6；当流量计监测输出系统的热工质的量达到设定值时，控制器i14向球阀12发出关闭指令。

本实施例所用的控制器i14和控制器ii18采用本领域常用的控制元件，如plc控制器，能够实现分析、运算、阈值比较及发送指令的功能。

本实施例所用的控制器iii22为本领域常规的控制系统，如太阳能集热plc控制系统，包括：用于现场控制信号的输入和显示各电磁阀状态、循环水泵状态、温度值、液位值的文本屏，，用于控制各执行元件状态的plc控制器，用于将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号的a/d数模转换模块，采用投入式压力液位计采集水位状态信号的水位传感器，采用pt温度传感器采集水温信号的水温传感器，。用于控制管道水流循环状态的水泵、阀门等统一执行元件。

水位计选择双色光柱水位计，

流量计选取量程为lzfd-15s/l型，量程为0～3m³/h；

压力表选取表盘式的压力表，量程为0～0.6mpa，精度为0.5级，表盘直径为60mm；

温度计选择pt100铂铑合金热电阻，量程为-30℃～200℃。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。