[發明專利]基于邊界層透平的太陽能熱發電系統

有效

• 申請號: 201110140100.0
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102192115A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 史翊翔;蔡寧生;李汶穎;周瀅埡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F01D15/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，該系統至少包括太陽能集熱器(1)、邊界層透平(2)和冷凝器(4)；

其連接方式為：太陽能集熱器(1)、邊界層透平(2)和冷凝器(4)依次串聯并組成回路；太陽能集熱器(1)吸收太陽輻射能，將熱量傳遞給其內的水工質，使水的溫度升高，并轉化為低溫蒸汽，低溫蒸汽進入邊界層透平(2)膨脹做功，同時帶動發電機發電，從邊界層透平(2)排出的工質進入冷凝器(4)冷凝成水并進入太陽能集熱器(1)進行下一次循環。

2.根據權利要求1所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述冷凝器(4)至太陽能集熱器(1)間的回路上依次設置儲液罐(5)和集熱回路工質循環泵(6)。

3.根據權利要求1所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述邊界層透平(2)的透平轉子由一組固定于轉軸上的共軸平行圓盤組成，各圓盤間由間隙片隔開，整個轉子密閉于腔體中；工質由腔體外的噴嘴沿近切線方向噴入轉子，在圓盤間隙內呈螺旋狀流動，最后從圓盤中心排氣孔流出，流體利用邊界層與圓盤表面的粘性切應力帶動圓盤轉動。

4.根據權利要求3所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述圓盤的外圈為圓環狀的工作段，中心為用來與軸相連的弧形邊三角形結構，且該圓環狀的工作段與弧形邊三角形結構之間形成三個梭狀的排氣孔；弧形邊三角形結構向外凸出形成間隙片，凸出部位厚度為0.5～2mm。

5.根據權利要求3所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述腔體上沿近切線方向設有流線形與噴嘴流道的形狀相同的槽。

6.一種基于邊界層透平的太陽能有機朗肯循環熱發電系統，其特征在于，該系統包括集熱回路和有機朗肯循環回路；

所述集熱回路至少由依次串聯組成回路的太陽能集熱器(1)、換熱器(7)、集熱回路工質循環泵(6)構成；

所述有機朗肯循環回路至少由換熱器(7)、氣液分離器(8)、邊界層透平(2)、儲液罐(5)和有機朗肯回路工質循環泵(9)構成；且換熱器(7)的出口與氣液分離器(8)的入口連接，氣液分離器(8)的氣體出口與邊界層透平(2)連接后依次與儲液罐(5)、有機朗肯回路工質循環泵(9)連接后，接回換熱器(7)的入口，組成回路；氣液分離器(8)的液體出口直接與換熱器(7)的入口連接；

太陽能集熱器(1)吸收太陽輻射能，將熱量傳遞給集熱器工質，使集熱器工質溫度升高，經過換熱器(7)，將熱量傳遞給換熱器內的有機工質；從換熱器(7)出口排出的低溫工質再通過集熱回路工質循環泵(6)回到太陽能集熱器(1)繼續循環；換熱器(7)內的有機工質在換熱器內吸熱蒸發，進入氣液分離器(8)，氣態工質從氣液分離器(8)的氣體出口排出，進入邊界層透平(2)膨脹做功，同時帶動發電機發電，從邊界層透平(2)排出的工質進入冷凝器(4)中冷凝成液態，并回收至儲液罐(5)，之后通過有機朗肯回路工質循環泵(9)進入換熱器(7)進行下一次循環；液態工質從氣液分離器(8)的液體出口排出，直接回到換熱器(7)內參與循環。

7.根據權利要求6所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述邊界層透平(2)的透平轉子由一組固定于轉軸上的共軸平行圓盤組成，各圓盤間由間隙片隔開，整個轉子密閉于腔體中；工質由腔體外的噴嘴沿近切線方向噴入轉子，在圓盤間隙內呈螺旋狀流動，最后從圓盤中心排氣孔流出，流體利用邊界層與圓盤表面的粘性切應力帶動圓盤轉動。

8.根據權利要求7所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述圓盤的外圈為圓環狀的工作段，中心為用來與軸相連的弧形邊三角形結構，且該圓環狀的工作段與弧形邊三角形結構之間形成三個梭狀的排氣孔；弧形邊三角形結構向外凸出形成間隙片，凸出部位厚度為0.5～2mm。

9.根據權利要求7所述的一種基于邊界層透平的太陽能朗肯循環熱發電系統，其特征在于，所述腔體上沿近切線方向設有流線形與噴嘴流道的形狀相同的槽。