[發(fā)明專利]提高太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱頭效率的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310103067.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103195609A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐靜;王振聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連宏海新能源發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): F02G1/055
• 分類號(hào): F02G1/055;F24J2/42
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 曲永祚;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所述的提高太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱頭效率的裝置，涉及一種太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱頭裝置。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是用于碟式聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中的核心動(dòng)力機(jī)械，它能夠直接利用聚焦后的太陽(yáng)能輸出機(jī)械功，從而帶動(dòng)與其輸出軸相聯(lián)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，該技術(shù)屬于太陽(yáng)能高溫利用領(lǐng)域，是一種利用太陽(yáng)能進(jìn)行熱發(fā)電的先進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)具有光電轉(zhuǎn)換效率高，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，既可單套系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)電，又可以聯(lián)合多套系統(tǒng)規(guī)模化發(fā)電。

碟式聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，利用旋轉(zhuǎn)拋物面反光鏡組成聚光器，將入射的陽(yáng)光匯聚到焦平面位置。理想的拋物面反光鏡能將平行于主光軸的光匯聚到焦點(diǎn)，由于實(shí)際的太陽(yáng)光并非平行光，所以陽(yáng)光經(jīng)拋物面鏡聚光后，不是匯聚到一個(gè)焦點(diǎn)而是一個(gè)圓形的焦斑區(qū)域。

集熱腔的入光口位于焦平面上，收集入射的太陽(yáng)光，加熱頭位于集熱腔內(nèi)，是太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，它的主要作用是把收集到的太陽(yáng)能傳入斯特林機(jī)內(nèi)部，加熱工質(zhì)。其太陽(yáng)能的利用效率直接影響到斯特林機(jī)的熱效率。太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱頭應(yīng)盡可能多的吸收入射的太陽(yáng)能并減少熱損失。

多缸式太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱頭，在太陽(yáng)光線聚焦入射的中心部位存在著一定不能利用的區(qū)域，如果這一部分的優(yōu)質(zhì)的太陽(yáng)能不被利用，將是很大的損失，而且這部分聚焦入射的太陽(yáng)光需要被阻擋，否則將會(huì)灼傷其照射部分的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及壽命。

目前，為保護(hù)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不被灼傷，對(duì)中間部分入射太陽(yáng)能多為直接覆蓋一層隔熱保溫材料進(jìn)行遮擋，雖然保護(hù)了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，但浪費(fèi)了這部分太陽(yáng)能。

集熱腔的作用是把聚焦后太陽(yáng)能加熱的空氣限制一定的空間內(nèi)，起隔熱保溫的作用。目前，集熱腔的設(shè)計(jì)僅考慮隔熱保溫，沒(méi)有考慮利用其結(jié)構(gòu)更好的收集太陽(yáng)能及將其充分的傳遞給加熱頭。

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)一種新型的提高太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱頭效率的裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是研究設(shè)計(jì)一種新型的提高太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱頭效率的裝置。用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的太陽(yáng)能利用不充分的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的提高太陽(yáng)能斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)加熱頭效率的裝置，是由透光板、隔熱罩、加熱頭、反光錐及連接板所組成；隔熱罩裝于連接板的上部，加熱頭位于隔熱罩的下部；其特征在于透光板內(nèi)嵌在隔熱罩入光口處，透光板、隔熱罩與連接板組成全封閉的集熱腔；在加熱頭中部的連接板上裝有反光錐；所述的加熱頭隔熱罩位于加熱頭上部的內(nèi)壁加工為向內(nèi)傾斜的內(nèi)斜邊，隔熱罩入光口安裝透光板，隔熱罩位于透光板的上部加工為闊口斜邊。

本發(fā)明所述的反光錐采用耐高溫陶瓷材料制成，表面拋光，達(dá)到較高的反光率；錐面將照射在其上的太陽(yáng)光全部反射到加熱頭上，增加太陽(yáng)能利用率。反光錐母線包括但不限于直線，圓弧等。反光錐的形狀和尺寸與陽(yáng)光入射角度、集熱腔高度、加熱頭的形狀及尺寸密切相關(guān)，最佳的錐面形狀和尺寸可以通過(guò)專門的光學(xué)模擬軟件獲得。

本發(fā)明所述的透光板為透光性好的石英玻璃制成，嵌裝于隔熱罩上部的入光口上。

本發(fā)明所述的隔熱罩采用隔熱保溫的陶瓷纖維制成，隔熱罩的入光口的直徑Di大于焦斑直徑d20-40mm，闊口斜邊的上傾角α應(yīng)大于光束角θ，一般為在光束角θ的基礎(chǔ)上增加5-10度；隔熱罩內(nèi)壁上的內(nèi)斜邊側(cè)壁的下傾角β小于光束角θ，一般為在光束角的基礎(chǔ)上θ減小10-25度。

本發(fā)明所述的入光口到加熱頭的高度為H，H大于保證加熱頭全部置于陽(yáng)光的照射下理論最小高度h。入光口到加熱頭上表面的理論最小高度h應(yīng)保證加熱頭全部置于陽(yáng)光的照射下，不存在光線照射不到的區(qū)域。聚焦后的太陽(yáng)光對(duì)加熱頭的加熱作用，除了考慮陽(yáng)光的直接輻射使加熱頭升溫外，還要考慮加熱腔內(nèi)的空氣被加熱后與加熱頭之間的熱傳導(dǎo)，為了保證有足夠充足的空氣參與熱傳導(dǎo)，聚光器入口到加熱頭上表面實(shí)際高度H一般均大于理論最小高度h，因此會(huì)有一部分光線照射到加熱頭之外，這部分太陽(yáng)能可以利用集熱腔側(cè)壁的內(nèi)斜邊下傾角β反射回加熱頭，