AT89C52槽式聚焦太阳能集热器的设计+CAD图纸(8)
学院 城市建设和安全工程学院 毕业论文
将镜子按照正确的几何方位安装在悬臂上。
与扭距盒相连的有两个支撑结构用于支撑集热管。强度较小的是SCA方向轴，由于
集热管的热应力导致热膨胀因而允许较大的变形。对安装位置的要求是在 350℃时集热
器的支撑件的变形最小。另一个支撑件固定在扭距盒终板的后面，分别安装在位于传动
塔上的扭矩传递装置上面[10]
。
扭矩盒式支架只有四部分，因而制作简单，也减少了组装费用。与其他类型相比重
量更轻、变形更小，具有更好承受静负载和风载的能力。从而在工作的时候大大降低了
结构支架的扭转和弯曲程度，具有较高的光学性能以及抗风能力，与LS-3集热器的支架
结构（间隙式）相比重量减少了14%。
在各种形式的支架中，扭矩盒式具有更好的抗风性能和经济性，适合应用于槽式系
统[8]
。
2.3 线聚焦吸收器
槽型抛物面反射镜为线聚焦装置，阳光经聚光器聚集后，在焦线处成一线型光斑带，
集热管放置在此光斑上，用于吸收聚焦后的阳光，加热管内的工质。
集热管选择条件：吸收热的宽度要大于光斑带的宽度，以保证聚焦后的阳光不溢出
吸收范围；具有良好的吸收太阳光性能；在高温下具有较低的辐射率；具有良好地导热
性能；具有良好的保温性能[11]
。目前，槽式太阳能集热管使用的主要是直通式金属—玻
璃真空集热管。
2.3.1 直通式金属—玻璃真空集热管
集热管由一根表面带有选择性吸收涂层的金属管 （吸收管） 和一根同心玻璃管组成，，
金属管大多采用高温耐热钢管，玻璃管与金属管密封连接，玻璃管和金属管中间形成环
形真空，典型真空集热管如图2-5所示。
图 2-5 典型金属—玻璃真空集热管
工作原理：太阳光首先接触到玻璃管外壁，绝大部分光线在增透涂层的作用下通过 槽式聚焦太阳能集热器的设计 12
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玻璃管到达金属管。金属管吸收太阳辐射温度升高，经过金属管壁的导热，与其中的导
热流体进行对流换热，最终把太阳辐射能转化为导热流体的热能[12]
。
本文的槽式聚焦太阳能集热器所采用的就是这种玻璃-金属真空集热管， 其可以获得
较高的温度，是目前槽式系统中应用最为广泛的接收器，其主要优点是：具有高吸收率、
低折射率，真空夹层使对流热损失基本为零，玻璃管外径较小，并且透明，既可以减少
对太阳光的遮影，也可降低外表面的对流热损[13]
。但这种结构的真空集热管涉及以下问
题：金属与玻璃管之间的封接问题；高温下的选择性吸收涂层问题；金属吸收管与玻璃
管线膨胀量不一致的问题；如何最大限度提高集热面的问题；消除夹层内残余或产生的
气体的问题[2]
。
设计方案如下：
（1）接收管与玻璃管的封接
一般玻璃与金属的熔融封接分为匹配封接和不匹配封接两种结构。所谓匹配封接，
就是两种封接材料的线膨胀系数相同或相近，这样封接后封接点处的内应力较小，不易
胀裂。这是最理想的封接方式。对玻璃与金属，要达到理想封接，要求它们的线膨胀系
数相差 6%以内，这对高真空集热管来说难以做到。所以，通常采用玻璃与可伐合金作
熔封[9]
。
玻璃管是太阳能真空集热管的基础材料， 约占其材料成本的80%， 而且对产品性能、