[發(fā)明專(zhuān)利]碟式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器端口熱屏裝置及其在太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410582653.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104390373A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漢林;楊軍軍;于國(guó)祥;張毅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安航空動(dòng)力股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F24J2/07
• 分類(lèi)號(hào): F24J2/07;F24J2/48;F03G6/06
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及碟式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器端口熱屏裝置及其在太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高效的熱功轉(zhuǎn)化裝置，理論上講效率等同卡諾循環(huán)的效率，而且是一種閉式循環(huán)，無(wú)污染，噪音低，越來(lái)越受到大家的青睞。將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用到太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，就存在一個(gè)光熱轉(zhuǎn)化的問(wèn)題，于是如何提高光熱轉(zhuǎn)化效率便顯得尤為重要。

目前的一種碟式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器端口的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖4所示，是一圓筒結(jié)構(gòu)的集熱腔，太陽(yáng)光從口部4入射，直接照射圓筒底部的吸熱部件2，缺點(diǎn)是集熱器吸收的熱量會(huì)有一部分以對(duì)流和輻射的形式向外界空間遺失。集熱腔的熱損失主要有3項(xiàng)：與空氣的對(duì)流熱損失、吸熱部件自身的輻射熱損失和反射的太陽(yáng)能。前兩項(xiàng)與吸熱部件的溫度有關(guān)，按額定工作溫度計(jì)算前兩項(xiàng)損失的熱量分別約為0.5kW和6kW，而第三項(xiàng)熱損失與吸熱部件對(duì)太陽(yáng)光的吸收率有關(guān)，吸收率越低，損失越大，按現(xiàn)有材料計(jì)算，損失約為15kW，而目前還沒(méi)有能夠很好地解決第第三項(xiàng)熱損失的裝置或方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種吸熱效率高的碟式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器端口熱屏裝置及其在太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

包括由絕熱保溫部件組成的圓筒形集熱腔，集熱腔的底部封閉且底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置吸熱部件，集熱腔的口部為兩個(gè)錐形體的小端口對(duì)接形成，其中內(nèi)側(cè)錐形體的大端口和集熱腔連接，所述兩個(gè)錐形體的小端口連接處安裝有用于反射進(jìn)入集熱腔但未被吸收的太陽(yáng)光，并抑制集熱器與大氣環(huán)境對(duì)流換熱的圓形熱屏，對(duì)集熱腔進(jìn)行封閉。

所述熱屏包括對(duì)波長(zhǎng)小于3μm的能量透射比很大而對(duì)波長(zhǎng)大于3μm的能量透射比很小的玻璃，在玻璃的內(nèi)側(cè)面上還設(shè)置有用于使太陽(yáng)光單向透射進(jìn)入集熱腔并在集熱腔內(nèi)部反射太陽(yáng)光的透明第一反射膜。

所述絕熱保溫部件的內(nèi)側(cè)面鍍有反射率不小于94％的第二反射膜。

所述熱屏通過(guò)若干組配合的安裝固定件和固定螺栓組件固定安裝，其中安裝固定件包括連接在一起的用于卡接熱屏的U型槽和通過(guò)固定螺栓組件固定安裝在集熱腔口部上的活動(dòng)連接片，且U型槽緊貼兩個(gè)錐形體的小端口連接處。

所述活動(dòng)連接片通過(guò)固定螺栓組件固定在集熱腔口部外側(cè)的錐形體內(nèi)表面上。

所述安裝固定件為四個(gè)，且均布在熱屏上。

所述吸熱部件為圓環(huán)形，圓環(huán)內(nèi)套接用于隔熱和反射太陽(yáng)光的陶瓷。

所述陶瓷中間開(kāi)有小孔且通過(guò)螺栓固定在集熱腔的底部。

本發(fā)明裝置在太陽(yáng)能發(fā)電中的應(yīng)用，包括以下步驟：

步驟一，使太陽(yáng)光入射到熱屏上并進(jìn)入集熱腔內(nèi)部，照射吸熱部件；

步驟二，吸熱部件將沒(méi)有吸收的太陽(yáng)光反射到絕熱保溫部件和熱屏上；

步驟三，通過(guò)絕熱保溫部件上的第二反射膜和熱屏上的第一反射膜，將第二步中反射的太陽(yáng)光第二次反射到吸熱部件上；

步驟四，通過(guò)以上步驟二和步驟三的循環(huán)，完成太陽(yáng)能發(fā)電的光熱轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)，具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)在集熱腔的口部增設(shè)熱屏，當(dāng)太陽(yáng)光通過(guò)熱屏進(jìn)入集熱腔后，部分未被吸收的太陽(yáng)光會(huì)向外輻射，此時(shí)位于集熱腔口部的兩個(gè)錐形體小端口連接處即集熱腔喉部的熱屏，能夠?qū)⑻?yáng)光直接完全反射回集熱腔的底部，有效防止其再通過(guò)熱屏透射出去，所以本發(fā)明有效增強(qiáng)了對(duì)集熱器輻射能量的反射，削弱了透射，而且該熱屏的存在完全抑制了集熱器與大氣環(huán)境的對(duì)流換熱，可以有效的降低從集熱器端口向外界空間遺失的熱量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器的光熱轉(zhuǎn)化效率。

進(jìn)一步，本發(fā)明采用玻璃和玻璃上設(shè)置的透明第一反射膜作為熱屏，因?yàn)樘?yáng)輻射熱能的波長(zhǎng)主要集中在0.3μm～3μm之間，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器所能輻射熱能對(duì)應(yīng)的主要波長(zhǎng)大于3μm，而所有物體對(duì)各種輻射的穿透都有選擇性，故選用一種對(duì)波長(zhǎng)小于3μm的能量透射比很大而對(duì)波長(zhǎng)大于3μm的能量透射比很小的玻璃，所以玻璃自身能夠屏蔽吸熱部件的輻射，同時(shí)玻璃內(nèi)側(cè)設(shè)置的第一反射膜能夠有效反射吸熱部件反射的太陽(yáng)光，使該部分光再次照射吸熱部件，所以本發(fā)明利用玻璃對(duì)光的選擇性透射的特性和透明的第一反射膜的作用設(shè)計(jì)出一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)集熱器端口熱屏，能夠有效提高集熱器的光熱轉(zhuǎn)化效率。

進(jìn)一步，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置第二反射膜，使集熱腔內(nèi)部沒(méi)有被吸收的太陽(yáng)光始終能夠反射最終到達(dá)吸熱部件，有效提高集熱器的光熱轉(zhuǎn)化效率，并能夠減少輻射熱損失2～3kW。