專利名稱：太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能發(fā)電的裝置，有一個拋物面形狀的太陽能聚集 器將太陽能聚集到一個燈罩型空腔中心處的金屬芯上，使燈罩型空腔內(nèi)的空氣 受熱上升形成熱氣流，驅(qū)動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)帶動發(fā)電機發(fā)電。
背景技術(shù)：
十多年前就有一種稱為太陽能煙閨的太陽能熱氣流發(fā)電裝置，在數(shù)百平方 米以上的大片土地上蓋上透光、熱的薄膜，在中央位置開一個大圓孔，樹起一 個高大的煙囪狀的管道，薄膜下面的很薄的一層空氣受太陽照射后溫度升高， 從煙囪形狀的管道向上升，形成熱氣流，驅(qū)使裝在管道中的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，帶 動發(fā)電機發(fā)電，所以稱為太陽能煙囪。這一發(fā)明已在西班牙等地經(jīng)過多年實驗， 運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，經(jīng)過實驗證明煙囪越高，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率越高，所以已
經(jīng)用高達200米的煙囪，仍在進行試驗。從熱力學(xué)理論上考慮，理想熱機的效
率應(yīng)為
(T1-T2)/T1
上式中，Tl是熱機高溫?zé)嵩吹拈_爾文溫度(又稱絕對溫度)，單位用K表示， T2是熱機低溫?zé)嵩吹拈_爾文溫度。常用的攝氏溫度單位用。C表示，開爾文溫度二 攝氏溫度+273. 15。如水的沸點100°C=373. 15K，太陽能煙囪中高溫?zé)嵩吹臏囟?應(yīng)是薄膜下面的空氣受太陽照射后溫度升高到最高時的溫度，而低溫?zé)嵩吹臏?度應(yīng)是熱氣流驅(qū)動渦輪葉片后上升到管口的溫度，可以估計這兩個溫度的相差 只不過5 10度， 一般情況，空氣升到管口處的溫度為攝氏三十幾度，設(shè) T2二37+273二310K， T1=T2+10=320K，則從理論上推測太陽能煙囪將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)?br> 電能的效率將低于理想熱機的效率
(Tl-T2)/Tl=l0/320=3. 125%
而實驗的結(jié)果，用太陽能煙囪將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率不過廣2%。本發(fā) 明是按太陽能煙囪的原理創(chuàng)造發(fā)明一種新的太陽能熱氣流發(fā)電裝置，創(chuàng)新之處 在于用一鋁或合金制成的拋物面形狀的太陽能聚集器將接受到太陽能聚集到一個燈罩型空腔中心處的金屬芯上，使燈罩型空腔中的空氣形成熱氣流而發(fā)電，這一創(chuàng)新使高溫?zé)嵩礈囟萒l提高，例如將太陽能聚集到金屬芯上使金屬芯的溫 度升高到攝氏120度，金屬芯周圍空氣的溫度必將隨著上升到略低于金屬芯的 溫度，空氣溫度升高后就向上運動，形成熱氣流驅(qū)動裝在燈罩型空腔上段管道 中的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)而使發(fā)電機發(fā)電，這時高溫?zé)嵩吹臏囟萒1是金屬芯周圍空氣 的溫度，如果金屬芯的溫度為攝氏120度，則Tl可以達到110+273=383K以上， 設(shè)氣體驅(qū)動渦輪葉片后溫度為攝氏40度，則T2=40+273=313K理想熱機的效率 為70/383^18.3%因此，這一種機型的太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置將太陽能 轉(zhuǎn)化為熱能的效率應(yīng)低于18%，但可爭取達到10%~12%。另一方面，可以將太陽 能聚集器及燈罩型空腔的底座都裝在鋼制或木制的支柱或支架上，因此整個發(fā) 電裝置架高后只占空間而不需要占用大面積的土地。如陽光聚集器接受太陽能 的面積為100平方米，正對著太陽時接受到太陽能的功率為100千瓦，如爭取 制成效率為10%的發(fā)電裝置，則發(fā)電功率為10千瓦，晴天日照8小時就能發(fā)8 千瓦時的電能，節(jié)省電費5元，我國大部分地區(qū)每年日照2000小時， 一年發(fā)電 量就可達2萬千瓦時，可節(jié)省電費約12000元，每臺發(fā)電功率10千瓦的太陽能 燈罩型熱氣流發(fā)電裝置的太陽能聚集器雖然很大，但是架高在上空不占地面， 支柱或支架占用地面的面積不過10平方求左右。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，其特征是有一鋁或合金制成 的拋物面形狀的太陽能聚集器1將太陽能聚集到一個用透光、熱材料例如玻璃 纖維材料制成的燈罩型空腔2中心處的金屬芯3上，使燈罩型空腔內(nèi)的空氣受 熱向上運動，形成熱氣流，驅(qū)動安裝在燈罩形上段管道中的渦輪葉片7旋轉(zhuǎn)使 與渦輪葉片裝在同一根軸上的發(fā)電機8的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，金屬芯是用傳熱性 能良好的金屬例如銅或銀制成的空芯玫瑰花形狀的物質(zhì)，裝在燈罩型空腔的中 心，安裝燈罩型空腔及金屬芯的底座4的周邊有通氣的空氣進口5，太陽能聚集 器1及燈罩型空腔的底座4均安裝在鋼制或木制的支柱或支架10上，燈罩型空 腔內(nèi)的空氣上升后，外面的空氣由底座4上的空氣進口 5不斷上升補充進來， 就形成不斷向上升的熱氣流驅(qū)動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機發(fā)電。


圖1是太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置的主體結(jié)構(gòu)圖，1是用鋁或合金制成的
拋物面形狀的太陽能聚集器，2是燈罩型空腔，3是用銅或銀制成的空芯玫瑰花 形狀的金屬芯，4是安裝金屬芯及燈罩型空腔的底座，5是底座周邊通氣的空氣 進口， 6是燈罩型空腔內(nèi)形成穩(wěn)定的熱氣流后空氣溫度最高處，7是用鋼絲支架 安裝在燈罩形上段管道中的渦輪葉片，8是與渦輪葉片裝在同一根轉(zhuǎn)軸上的發(fā)電 機，9是燈罩形管道最上面驅(qū)動渦輪葉片后空氣溫度已降至最低的溫度，10是 鋼制或木制的安裝太陽能聚集器及燈罩型空腔底座的支柱或支架。
具體實施例方式
實施本發(fā)明的優(yōu)選方式是制造一種發(fā)電功率約為6 11千瓦的太陽能燈罩型 熱氣流發(fā)電裝置，用鋁或合金材料制成拋物面形狀的太陽能聚集器，像一個大 碗，碗口的直徑?jīng)Q定它接受太陽能的面積和接受到的太陽能的功率，選用直徑 12米，則接受太陽能的面積約為108平方米，如正對著太陽，接受到的太陽能 的功率約108千瓦，太陽能聚集器上面中央位置是燈罩型空腔，中部圓球形部 分直徑5.5米 6米，上下兩段圓管直徑均為3.5米，上段管道較長約6米，下 段管道較短約3.5米，整個燈罩型空腔選用透光、熱性能好又經(jīng)得起碰撞不易 破碎的玻璃纖維或塑料材料制成，要耐得起高溫不易燃燒，特別重要的是燈罩 型空腔的中心部位要安裝一金屬芯，用紫銅做成像一朵玫瑰花，但中間有大容 積的空芯，從上到下高約4.5米，中間最粗處直徑3.3米，向上漸漸縮小，下 面有一根細長的花枝，長約3.6米，直徑O. l米，花枝可插入底座中央，底座 周邊有通氣的空氣進口，底座是安裝金屬芯及燈罩型空腔的，大小按上面的部 件設(shè)計，在燈罩形上段管道中要安裝渦輪葉片及裝在同一根軸上的發(fā)電機，這 可以在燈罩型空腔內(nèi)部安裝鋼絲框架，在框架上裝渦輪葉片及發(fā)電機，發(fā)電機 的輸出電線可以在燈罩型空腔壁上打一個洞穿出來或從金屬芯中央的空芯中穿 下去從下面穿出來，發(fā)電機是至關(guān)重要的，可以多選幾種機型通過試驗來決定 用哪一種，以上設(shè)計的尺寸只是試驗的首選。有許多數(shù)據(jù)經(jīng)過多次試驗才能定 下來，整個太陽能聚集器及燈罩型空腔的底座都要安裝在一個鋼制的或木制的 支柱或支架上，就可不占地面面積。根據(jù)以上設(shè)計，通過試驗不斷改進，能制 成輸出功率10千瓦的太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，每臺造價估計10萬元左右，每年發(fā)電約2萬千瓦時，可省電費12000元，現(xiàn)在市場上太陽能硅光電池 每千瓦2 3萬元，因此，積極實施本發(fā)明是有經(jīng)濟效益的，特別是在各大城市 可建立大批太陽能電站為電動車充電或調(diào)換電池，在市內(nèi)不開汽車，節(jié)能減排， 產(chǎn)生巨大的社會效益，2010年上海世博會，還有兩年時間，如果能爭取到2010 年在上海生產(chǎn)并使用IOO萬套功率IO千瓦的太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，將 獲得巨大的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1. 一種太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，其特征是有一鋁或合金制成的拋物面形狀的太陽能聚集器(1)將太陽能聚集到一個用透光、熱材料例如玻璃纖維制成的燈罩型空腔(2)中心處的金屬芯(3)上，使燈罩型空腔內(nèi)的空氣受熱向上運動，形成熱氣流，驅(qū)動安裝在燈罩形上段管道中的渦輪葉片(7)旋轉(zhuǎn)使與渦輪葉片裝在同一根軸上的發(fā)電機(8)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。
2. 權(quán)利要求1所述的一種太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，其特征還在于金屬芯 是用傳熱性能良好的金屬例如銅或銀制成的，安裝燈罩型空腔及金屬芯的底座(4)的周邊有通氣的空氣進口 (5)，太陽能聚集器(1)及燈罩型空腔的底座 (4)均安裝在鋼制的或木制的支柱或支架(10)上。
全文摘要
本發(fā)明是一種太陽能燈罩型熱氣流發(fā)電裝置，其特征是用一鋁或合金制成的拋物面形狀的太陽能聚集器1將太陽能聚集到一個燈罩型空腔2的中心處的金屬芯3上，使燈罩型空腔內(nèi)的空氣受熱向上運動，形成熱氣流，驅(qū)動渦輪葉片旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機發(fā)電。
文檔編號F03D9/00GK101280765SQ200810038108
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者銓 何 申請人:銓 何