太陽光熱斯特林發(fā)電裝置的制作方法

本實(shí)用新型屬于太陽能光熱發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽光熱斯特林發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，尋找煤炭、石油等化石能源的替代能源是全球迫在眉睫的重大任務(wù)，太陽能是一種能量巨大、遍布世界且無污染的可再生的能源，對(duì)太陽能的合理開發(fā)利用越來越受到人們的青睞?，F(xiàn)已開發(fā)應(yīng)用的槽式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，大多采用以油或水作導(dǎo)熱流體的真空集熱管，并且需要?jiǎng)恿υO(shè)備，采用的常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組效率較低。若以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，其運(yùn)行溫度低，換熱效果較差，若以水為介質(zhì)，管內(nèi)存在劇烈的物態(tài)變化，溫度分布不均勻，必然減短集熱管的壽命。碟式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)中，每臺(tái)裝置聚光點(diǎn)都放置斯特林發(fā)電機(jī)，單臺(tái)功率一般為5-25KW，成本高，不適合大規(guī)模發(fā)電。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國專利文獻(xiàn)公開了一種新型槽式太陽能再循環(huán)式集熱系統(tǒng)[申請(qǐng)?zhí)枺?01310390655.X]，包括：槽式太陽能集熱器水加熱段、蒸汽過熱段、擴(kuò)容蒸發(fā)器、非能動(dòng)穩(wěn)壓器、增壓泵和控制閥。

上述方案在一定程度上解決了集熱管內(nèi)水的劇烈物態(tài)變化、溫度、氣液分布不均勻的問題，但是該方案依然存在著熱傳導(dǎo)效率低，太陽能光電轉(zhuǎn)化效率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，太陽能光電轉(zhuǎn)化效率高的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案：本太陽光熱斯特林發(fā)電裝置，其特征在于，本發(fā)電裝置包括中空的超導(dǎo)集熱管，在超導(dǎo)集熱管同一側(cè)依次設(shè)有若干均具有槽式反射集熱器的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)，所述的超導(dǎo)集熱管一端與超導(dǎo)換熱器一端相連通，且所述的超導(dǎo)集熱管與超導(dǎo)換熱器內(nèi)部均充填有超導(dǎo)介質(zhì)，所述的超導(dǎo)換熱器另一端連接有具有熱膨脹活塞與冷卻反饋活塞的熱斯特林發(fā)電機(jī)，所述的熱膨脹活塞與冷卻反饋活塞分別與熱斯特林發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)構(gòu)相連，且所述的熱膨脹活塞與超導(dǎo)換熱器相連，所述的冷卻反饋活塞連接有冷卻機(jī)構(gòu)，且在超導(dǎo)換熱器和冷卻機(jī)構(gòu)作用下熱膨脹活塞與冷卻反饋活塞交替運(yùn)動(dòng)。即利用太陽能光熱驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電，減少化石能源消耗和環(huán)境污染，采用超導(dǎo)集熱管和超導(dǎo)換熱器，增大集熱傳輸和換熱效率，進(jìn)而增大太陽能光電的轉(zhuǎn)化效率，一側(cè)排布槽式反射集熱機(jī)構(gòu)，一側(cè)保溫，也可作為備用，兩側(cè)形成溫差，驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)介質(zhì)傳熱，熱膨脹活塞和冷卻反饋活塞分別在超導(dǎo)換熱器與冷卻機(jī)構(gòu)作用下交替運(yùn)動(dòng)，從而使得發(fā)電機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電能。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的冷卻機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)內(nèi)的冷卻水通道，所述的冷卻水通道與冷卻反饋活塞相連，且所述的冷卻水通道一端具有延伸至熱斯特林發(fā)電機(jī)外部的進(jìn)水口，另一端具有延伸至熱斯特林發(fā)電機(jī)外部的出水口，且所述的進(jìn)水口與出水口之間設(shè)有供熱/吸收式制冷組件。即冷卻汽缸后的水可用于供熱/吸收式制冷，這樣提供了太陽能的利用效率。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的發(fā)電機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)內(nèi)且分別與熱膨脹活塞與冷卻反饋活塞相連的發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪，且所述的發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪與設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)內(nèi)的發(fā)電組件相連，且所述的發(fā)電組件連接有設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)上的發(fā)電輸出端子，且所述的發(fā)電組件與發(fā)電輸出端子之間還設(shè)有控制面板箱。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)依次等間距設(shè)置在超導(dǎo)集熱管同一側(cè)。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的超導(dǎo)集熱管的橫截面呈環(huán)形，且所述的超導(dǎo)集熱管遠(yuǎn)離超導(dǎo)換熱器的一端兩側(cè)分別具有介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)包括支架，所述的槽式反射集熱器活動(dòng)設(shè)置在支架上端，且所述的槽式反射集熱器與支架之間設(shè)有具有能驅(qū)動(dòng)槽式反射集熱器擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器的太陽能跟蹤器。即這里的太陽能跟蹤器包括若干光敏傳感器，且各個(gè)光敏傳感器均與PLC控制器相連，通過PLC控制器來控制驅(qū)動(dòng)器來調(diào)整槽式反射集熱器的位置，從而提高太陽光收集率。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的槽式反射集熱器包括具有能將太陽光進(jìn)行反射聚焦在超導(dǎo)集熱管一側(cè)的弧形反射面的集熱器本體，所述的弧形反射面位于超導(dǎo)集熱管的周向外圍。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，每一個(gè)的槽式反射集熱器內(nèi)的弧形反射面的反射聚焦點(diǎn)均依次排列在超導(dǎo)集熱管同一側(cè)且呈直線排列或曲線排列。采用該結(jié)構(gòu)使得超導(dǎo)集熱管升溫快速，太陽光利用率更好。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的超導(dǎo)介質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)且所述的超導(dǎo)介質(zhì)包括粒徑1-20納米的碳粒子、二氧化鈦、R123、水、溴化鋰溶液與R 134a中的任意一種或多種的組合。

在上述的太陽光熱斯特林發(fā)電裝置中，所述的熱膨脹活塞設(shè)置在延伸至超導(dǎo)換熱器內(nèi)的熱膨脹腔內(nèi)，所述的冷卻反饋活塞設(shè)置在冷卻反饋腔內(nèi)，且所述的熱膨脹腔與冷卻反饋腔相互平行且相互連通。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本太陽光熱斯特林發(fā)電裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱傳導(dǎo)效率高，利用太陽能光熱驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電，減少化石能源消耗和環(huán)境污染，采用超導(dǎo)集熱管和超導(dǎo)換熱器，增大集熱傳輸和換熱效率，進(jìn)而增大太陽能光電的轉(zhuǎn)化效率。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中A-A處剖視圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，超導(dǎo)集熱管1、介質(zhì)進(jìn)口11、介質(zhì)出口12、槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2、槽式反射集熱器21、集熱器本體211、弧形反射面212、支架22、太陽能跟蹤器23、超導(dǎo)換熱器3、熱斯特林發(fā)電機(jī)4、熱膨脹活塞41、冷卻反饋活塞42、冷卻水通道43、進(jìn)水口431、出水口432、發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪44、發(fā)電輸出端子45、控制面板箱46、熱膨脹腔47、冷卻反饋腔48。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-3所示，本太陽光熱斯特林發(fā)電裝置，包括中空的超導(dǎo)集熱管1，在超導(dǎo)集熱管1同一側(cè)依次設(shè)有若干均具有槽式反射集熱器21的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2，優(yōu)選地，這里的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2依次等間距設(shè)置在超導(dǎo)集熱管1同一側(cè)，超導(dǎo)集熱管1一端與超導(dǎo)換熱器3一端相連通，且超導(dǎo)集熱管1與超導(dǎo)換熱器3內(nèi)部均充填有超導(dǎo)介質(zhì)，這里的超導(dǎo)介質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)且超導(dǎo)介質(zhì)可以包括粒徑1-20納米的碳粒子、二氧化鈦、R123、水、溴化鋰溶液與R134a中的任意一種或多種的組合，超導(dǎo)換熱器3另一端連接有具有熱膨脹活塞41與冷卻反饋活塞42的熱斯特林發(fā)電機(jī)4，熱膨脹活塞41與冷卻反饋活塞42分別與熱斯特林發(fā)電機(jī)4的發(fā)電機(jī)構(gòu)相連，且熱膨脹活塞41與超導(dǎo)換熱器3相連，冷卻反饋活塞42連接有冷卻機(jī)構(gòu)，且這里的熱膨脹活塞41設(shè)置在延伸至超導(dǎo)換熱器3內(nèi)的熱膨脹腔47內(nèi)，冷卻反饋活塞42設(shè)置在冷卻反饋腔48內(nèi)，且熱膨脹腔47與冷卻反饋腔48相互平行且相互連通。且在超導(dǎo)換熱器3和冷卻機(jī)構(gòu)作用下熱膨脹活塞41與冷卻反饋活塞42交替運(yùn)動(dòng)，即利用太陽能光熱驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電，減少化石能源消耗和環(huán)境污染，采用超導(dǎo)集熱管1和超導(dǎo)換熱器3，增大集熱傳輸和換熱效率，進(jìn)而增大太陽能光電的轉(zhuǎn)化效率，一側(cè)排布槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2，一側(cè)保溫，也可作為備用，兩側(cè)形成溫差，驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)介質(zhì)傳熱，熱膨脹活塞41和冷卻反饋活塞42分別在超導(dǎo)換熱器3與冷卻機(jī)構(gòu)作用下交替運(yùn)動(dòng)，從而使得發(fā)電機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電能。

具體地，這里的冷卻機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)4內(nèi)的冷卻水通道43，冷卻水通道43與冷卻反饋活塞42相連，且冷卻水通道43一端具有延伸至熱斯特林發(fā)電機(jī)4外部的進(jìn)水口431，另一端具有延伸至熱斯特林發(fā)電機(jī)4外部的出水口432，且進(jìn)水口431與出水口432之間設(shè)有供熱/吸收式制冷組件，即冷卻汽缸后的水可用于供熱/吸收式制冷，這樣提供了太陽能的利用效率。其中，這里的發(fā)電機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)4內(nèi)且分別與熱膨脹活塞41與冷卻反饋活塞42相連的發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪44，且發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪44與設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)4內(nèi)的發(fā)電組件相連，且發(fā)電組件連接有設(shè)置在熱斯特林發(fā)電機(jī)4上的發(fā)電輸出端子45，且發(fā)電組件與發(fā)電輸出端子45之間還設(shè)有控制面板箱46。

進(jìn)一步地，這里的超導(dǎo)集熱管1的橫截面呈環(huán)形，且超導(dǎo)集熱管1遠(yuǎn)離超導(dǎo)換熱器3的一端兩側(cè)分別具有介質(zhì)進(jìn)口11和介質(zhì)出口12，這里的槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2包括支架22，槽式反射集熱器21活動(dòng)設(shè)置在支架22上端，且槽式反射集熱器21與支架22之間設(shè)有具有能驅(qū)動(dòng)槽式反射集熱器21擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器的太陽能跟蹤器23。即這里的太陽能跟蹤器包括若干光敏傳感器，且各個(gè)光敏傳感器均與PLC控制器相連，通過PLC控制器來控制驅(qū)動(dòng)器來調(diào)整槽式反射集熱器的位置，從而提高太陽光收集率，這里的槽式反射集熱器21包括具有能將太陽光進(jìn)行反射聚焦在超導(dǎo)集熱管1一側(cè)的弧形反射面212的集熱器本體211，弧形反射面212位于超導(dǎo)集熱管1的周向外圍。每一個(gè)的槽式反射集熱器21內(nèi)的弧形反射面212的反射聚焦點(diǎn)均依次排列在超導(dǎo)集熱管1同一側(cè)且呈直線排列或曲線排列，采用該結(jié)構(gòu)使得超導(dǎo)集熱管1升溫快速，太陽光利用率更好。

本實(shí)施例的原理在于：槽式反射集熱器21將太陽光聚焦到超導(dǎo)集熱管1上，使其升溫，橫截面呈環(huán)形的超導(dǎo)集熱管1兩側(cè)溫差驅(qū)動(dòng)管內(nèi)熱超導(dǎo)工質(zhì)，將熱量傳遞到超導(dǎo)換熱器3，加熱斯特林發(fā)電機(jī)4內(nèi)熱膨脹活塞41處工質(zhì)，且冷卻反饋活塞42處工質(zhì)經(jīng)水冷卻，熱膨脹活塞41和冷卻反饋活塞42交替運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪44轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，冷卻汽缸后的水可用于供熱/吸收式制冷。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了超導(dǎo)集熱管1、介質(zhì)進(jìn)口11、介質(zhì)出口12、槽式反射集熱機(jī)構(gòu)2、槽式反射集熱器21、集熱器本體211、弧形反射面212、支架22、太陽能跟蹤器23、超導(dǎo)換熱器3、熱斯特林發(fā)電機(jī)4、熱膨脹活塞41、冷卻反饋活塞42、冷卻水通道43、進(jìn)水口431、出水口432、發(fā)電旋轉(zhuǎn)飛輪44、發(fā)電輸出端子45、控制面板箱46、熱膨脹腔47、冷卻反饋腔48等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。