一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界能源消耗的不斷增加以及化石燃料儲(chǔ)量的不斷減小，能源短缺已成為制 約社會(huì)發(fā)展的重要議題，發(fā)展新能源勢在必行。在眾多的可再生能源中，太陽能取之不盡用 之不竭，成為發(fā)展新能源的首選。
[0003] 光熱發(fā)電技術(shù)主要利用拋物面反射鏡將平行的太陽光線聚集在一起形成一個(gè)個(gè) 小光斑，再把小光斑聚集成具有高能流密度的輻射能大光斑，通過光熱轉(zhuǎn)換裝置加熱工質(zhì) 并使工質(zhì)發(fā)生相變驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電或?qū)崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行能源利用。 碟式聚光系統(tǒng)通常由整體旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡或多塊拋物面反射鏡組成，可將太陽光聚集在 一個(gè)小面積內(nèi)，并且系統(tǒng)占地面積和聚光比靈活可調(diào)，是當(dāng)前發(fā)展的重要方向。
[0004] 當(dāng)前，碟式聚光發(fā)電系統(tǒng)的一種方式是將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在碟式拋物面反射鏡 的焦點(diǎn)上，將焦點(diǎn)匯聚的光斑作為系統(tǒng)的熱源。常規(guī)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)朝向反射鏡方向的開 口處為透明石英玻璃密封，另一側(cè)則為金屬密封，太陽光通過多碟聚集到聚光腔內(nèi)，進(jìn)行熱 利用。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是頂端太陽輻射過來的熱量沒有被有效的利用，浪費(fèi)了一部分能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，將 朝向太陽一側(cè)的開口用凸透鏡代替金屬密封，這樣能夠有效利用太陽光直接輻射過來的熱 量，提高了太陽光吸收利用率。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，包括凸透鏡、支架、多碟聚光系統(tǒng)、 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、聚光腔、吸熱腔和吸熱管，多碟聚光系統(tǒng)由多塊拋物面反射鏡和太陽光跟蹤 轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組成，多碟聚光系統(tǒng)通過支架安裝有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)能夠根據(jù)太陽的方向轉(zhuǎn) 動(dòng)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)朝向太陽的開口由凸透鏡密封，平行的太陽光線通過凸透鏡折射匯聚成 光斑，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)設(shè)有聚光腔和吸熱腔，在聚光腔安裝有若干吸熱管，吸熱管的小盤徑 端位于凸透鏡的聚光焦點(diǎn)上，光斑作為熱源為吸熱管加熱，吸熱管內(nèi)部填充有液態(tài)工質(zhì)，加 熱到一定溫度后發(fā)生相變，高溫傳導(dǎo)至吸熱腔進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)做功產(chǎn)生 電能或機(jī)械能。
[0008] 優(yōu)選的，所述吸熱管從吸熱腔到凸透鏡方向盤徑逐漸變小。
[0009] 優(yōu)選的，凸透鏡直徑與多碟聚光系統(tǒng)的尺寸換算如下式：
[0010] h = d2/(16f) (1)
[0011] (2)
[0012] (3) (4)
[0013] 對于理想碟式拋物聚能器，其焦斑的直徑df。。可寫成，[0014]
[0015] 凸透鏡直徑cU為1.Idf。。，最終形式可寫成，[0016]
(5)
[0017] 式中，0_為太陽不平行度（16' )4. 65 31/180 ;h為碟式聚能器高度；f為焦距； Aim為邊緣角；d為開口直徑；dfc]。為焦斑直徑；cU為凸透鏡直徑
[0018] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0019] 使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)兩端都能接收到太陽輻射能，提高了太陽光吸收利用率；結(jié)構(gòu)簡 單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，穩(wěn)定性強(qiáng)，抗風(fēng)性能好，且能夠更有效的、更充分的利用太陽能資 源，實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置中斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0023] 如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝 置，包括凸透鏡1、支架2、多碟聚光系統(tǒng)3、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)4、聚光腔5、吸熱腔6和吸熱管7， 多碟聚光系統(tǒng)3由多塊拋物面反射鏡和太陽光跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組成，多碟聚光系統(tǒng)3通過支 架2安裝有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)4,系統(tǒng)能夠根據(jù)太陽的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)4朝向太陽的開 口由凸透鏡1密封，平行的太陽光線通過凸透鏡1折射匯聚成光斑，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)4內(nèi)設(shè)有 聚光腔5和吸熱腔6,在聚光腔5安裝有若干吸熱管7,吸熱管7的小盤徑端位于凸透鏡1 的聚光焦點(diǎn)上，光斑作為熱源為吸熱管7加熱，吸熱管7內(nèi)部填充有液態(tài)工質(zhì)，加熱到一定 溫度后發(fā)生相變，高溫傳導(dǎo)至吸熱腔6進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)4做功產(chǎn)生電能或 機(jī)械能。
[0024] 所述吸熱管7從吸熱腔到凸透鏡方向盤徑逐漸變小。
[0025] 凸透鏡直徑與多碟聚光系統(tǒng)的尺寸換算如下式：
[0026] h = d2/(16f) (1)
[0027] (2)
[0028] (3)
[0029] 對于理想碟式拋物聚光器，其焦斑的直徑df。?？蓪懗桑?br>[0030]
(4)
[0031] 凸透鏡直徑cU為1. Id f。。，最終形式可寫成，
[0032]
(5)
[0033] 式中，0_為太陽不平行度（16' )4. 65 Ji/180 ;h為碟式聚能器高度；f為焦距； 爐rim為邊緣角；d為開口直徑；dfc]。為焦斑直徑；凸透鏡直徑。
[0034] 本具體實(shí)施通過將朝向太陽一側(cè)的開口用凸透鏡代替金屬密封，有效利用太陽光 直接輻射過來的熱量，并且通過凸透鏡的折射把輻射熱匯聚到一點(diǎn)形成光斑，光斑匯聚到 吸熱管最小盤徑處，通過焦點(diǎn)上的光斑對吸熱管進(jìn)行加熱，吸熱管內(nèi)的液態(tài)工質(zhì)加熱到一 定溫度后發(fā)生相變，高溫傳導(dǎo)至吸熱腔進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)熱機(jī)做功產(chǎn)生電能或機(jī)械能，使 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)兩端都能接收到太陽輻射能，提高太陽光吸收利用率。
[0035] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，其特征在于，包括凸透鏡（I)、支架 (2)、多碟聚光系統(tǒng)（3)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（4)、聚光腔（5)、吸熱腔（6)和吸熱管（7)，多碟聚光 系統(tǒng)（3)由多塊拋物面反射鏡和太陽光跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組成，多碟聚光系統(tǒng)（3)上通過支架 ⑵安裝有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（4)，系統(tǒng)能夠根據(jù)太陽的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（4)朝向太陽 的開口由凸透鏡（1)密封，平行的太陽光線通過凸透鏡（1)折射匯聚成光斑，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) (4)內(nèi)設(shè)有聚光腔（5)和吸熱腔（6)，在聚光腔（5)安裝有若干吸熱管（7)，吸熱管（7)的小 盤徑端位于凸透鏡（1)的聚光焦點(diǎn)上，光斑作為熱源為吸熱管（7)加熱，吸熱管（7)內(nèi)部填 充有液態(tài)工質(zhì)，加熱到一定溫度后發(fā)生相變，高溫傳導(dǎo)至吸熱腔（6)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)斯 特林發(fā)動(dòng)機(jī)（4)做功產(chǎn)生電能或機(jī)械能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，其特征在于， 所述吸熱管（7)從吸熱腔到凸透鏡方向盤徑逐漸變小。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，其特征在于， 凸透鏡直徑與多碟聚光系統(tǒng)的尺寸換算如下式： h=d2/(16f)式中，9 _為太陽不平行度)4. 65 /180 ;h為碟式聚能器高度；f為焦距；Prim 為邊緣角；d為開口直徑；dfC]。為焦斑直徑；CU1S凸透鏡直徑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高碟式太陽能集熱器熱利用率的裝置，包括凸透鏡、支架、多碟聚光系統(tǒng)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、聚光腔、吸熱腔和吸熱管，多碟聚光系統(tǒng)由多塊拋物面反射鏡和太陽光跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)裝置組成，多碟聚光系統(tǒng)上通過支架安裝有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)朝向太陽的開口由凸透鏡密封，平行的太陽光線通過凸透鏡折射匯聚成光斑，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)設(shè)有聚光腔和吸熱腔，在聚光腔安裝有若干吸熱管，吸熱管的小盤徑端位于凸透鏡的聚光焦點(diǎn)上，吸熱管內(nèi)部填充有液態(tài)工質(zhì)，加熱到一定溫度后發(fā)生相變，高溫傳導(dǎo)至吸熱腔進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，帶動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)做功產(chǎn)生電能或機(jī)械能。本發(fā)明使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)兩端都能接收到太陽輻射能，提高了太陽光吸收利用率。
【IPC分類】F24J2/12, F24J2/46, F24J2/24, F24J2/08
【公開號】CN105042887
【申請?zhí)枴緾N201510425359
【發(fā)明人】帥永, 潘慶輝, 袁遠(yuǎn), 黃興, 談和平
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月16日