拋物形收集器又稱拋物槽集熱器，它是一種通過具有拋物線橫截面的槽形反射器來聚集太陽輻射能量的線聚焦集熱器。拋物形收集器在我國的研究套用較早，又因其加工簡單，製造成本低而得到廣泛的套用，目前具有較好的發展前景。
基本介紹
- 中文名：拋物型集熱器
- 外文名：Parabolic collector
- 作用：聚集太陽輻射和獲得高溫熱能
- 學科：熱力學
- 領域：太陽能熱發電領域
- 套用：拋物槽太陽能發電廠
背景簡介,結構設計,性能分析,
背景簡介
太陽能年輻射超過60萬J/cm2，每年地表吸收的太陽能大約相當於17萬億噸標準煤的能量。近十幾年來，太陽能利用技術已獲得長足的進步。但是，由於太陽能資源固有的低密度性和間歇性，使得太陽能的廣泛套用一直受到很大制約，迄今還無法在社會能源消費結構中占據主要位置。目前，實現太陽能濃縮的一種途徑：在維持太陽能低密度的情況下，直接將輻射光能轉化成熱能、電能、化學能，然後加以蓄積，達到提高能量密度和克服間歇性的雙重目的。另一條途徑是：首先將太陽能匯聚起來，提高其能流密度，然後轉化為其它形式的能源加以貯存、傳輸和利用，或者將濃縮後的太陽能傳到需要直接利用太陽能的工農業生產和家庭生活中。
結構設計
太陽能收集器的結構設計
拋物面鏡的設計參數可以由直徑和邊緣半角(拋物面鏡邊和焦點的連線與拋物面軸的夾角)，決定太陽光入射到拋物面鏡反射後，再通過小平面鏡(直徑為30mm)反射回來聚焦傳入空芯光纖，在收集器的底部留一個6mm的孔，安裝1根金屬導管用來固定光纖，光纖從收集器底部插入到金屬導管內，這樣的結構有利於空芯光纖的安裝與固定，使整個裝置使用起來更方便。圖中超白玻璃用來遮擋灰塵，防止拋物面鏡表面被污染降低收集效率，同時固定平面鏡。拋物面鏡表面鍍鋁，再鍍一層一氧化矽光學保護層，設計收集波段300nm~1800nm，表面精度為20μm。
拋物面鏡的設計參數可以由直徑和邊緣半角(拋物面鏡邊和焦點的連線與拋物面軸的夾角)，決定太陽光入射到拋物面鏡反射後，再通過小平面鏡(直徑為30mm)反射回來聚焦傳入空芯光纖，在收集器的底部留一個6mm的孔，安裝1根金屬導管用來固定光纖，光纖從收集器底部插入到金屬導管內，這樣的結構有利於空芯光纖的安裝與固定，使整個裝置使用起來更方便。圖中超白玻璃用來遮擋灰塵，防止拋物面鏡表面被污染降低收集效率，同時固定平面鏡。拋物面鏡表面鍍鋁，再鍍一層一氧化矽光學保護層，設計收集波段300nm~1800nm，表面精度為20μm。
性能分析
邊緣半角對收集的影響
拋物面鏡的邊緣半角對太陽能收集有很大影響，太大太小都不合適。邊緣半角太小時，可以達到相對較高的收集效率，但能流密度降低，對於給定的空芯光纖內徑，必須使用更小直徑的拋物面鏡，焦距和直徑的比值φ就會增大，這就會產生一個實際的問題：收集面積小，收集總能量相對減少；若拋物面鏡直徑不變，會使拋物面鏡的焦距增加，焦平面上的光斑直徑增大，這就要求傳翰的空芯光纖的直徑增大，長度也要增加，會降低傳輸效率，增大空芯光纖的有曲難度。若邊緣半角太大，能流密度會增加，但收集效率會降低，拋物面鏡的加工難度會增加。所以適中的邊緣半角可以同時達到收集效率和能流密度的最優結合。
拋物面鏡的邊緣半角對太陽能收集有很大影響，太大太小都不合適。邊緣半角太小時，可以達到相對較高的收集效率，但能流密度降低，對於給定的空芯光纖內徑，必須使用更小直徑的拋物面鏡，焦距和直徑的比值φ就會增大，這就會產生一個實際的問題：收集面積小，收集總能量相對減少；若拋物面鏡直徑不變，會使拋物面鏡的焦距增加，焦平面上的光斑直徑增大，這就要求傳翰的空芯光纖的直徑增大，長度也要增加，會降低傳輸效率，增大空芯光纖的有曲難度。若邊緣半角太大，能流密度會增加，但收集效率會降低，拋物面鏡的加工難度會增加。所以適中的邊緣半角可以同時達到收集效率和能流密度的最優結合。
拋物面收集效率的分析
拋物面鏡收集效率受到以下幾方面的影響，經輻照計測量和其它光學儀器測量，效率分別如下:
拋物面鏡收集效率受到以下幾方面的影響，經輻照計測量和其它光學儀器測量，效率分別如下:
(1)超白玻璃光透過率:96%;
(2)拋物面鏡反射率:92%(蘇州蘇大光學儀器有限公司，出廠檢測)；
(3)平面鏡反射率:94%。
考慮到這3個方面的影響，拋物面鏡理論收集效率應為83%。而在實際收集過程中測試，收集效率是比較低的，直接測試太陽能輻照度乘以收集面積，再測試匯聚的光斑能量，整個效率只有70%左右。引起這個結果的原因很多，這裡面特別重要的就是光電追蹤器的追蹤精度，如果拋物面鏡的光軸與入射光線的夾角比較大，就會造成實際入射光量比計算的小。由於測試儀器簡單，也會造成測量誤差.
