提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置的製作方法

2023-05-25 02:54:21 1

專利名稱：提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置的製作方法
技術領域：
本發明所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，涉及一種太陽能斯特林發動機的加熱頭裝置。
背景技術：
太陽能斯特林發動機是用於碟式聚光太陽能發電技術中的核心動力機械，它能夠直接利用聚焦後的太陽能輸出機械功，從而帶動與其輸出軸相聯的發電機發電，該技術屬於太陽能高溫利用領域，是一種利用太陽能進行熱發電的先進技術。該技術具有光電轉換效率高，使用靈活等優點，既可單套系統獨立發電，又可以聯合多套系統規模化發電。碟式聚光太陽能發電系統，利用旋轉拋物面反光鏡組成聚光器，將入射的陽光匯聚到焦平面位置。理想的拋物面反光鏡能將平行於主光軸的光匯聚到焦點，由於實際的太陽光並非平行光，所以陽光經拋物面鏡聚光後，不是匯聚到一個焦點而是一個圓形的焦斑區域。集熱腔的入光口位於焦平面上，收集入射的太陽光，加熱頭位於集熱腔內，是太陽能斯特林發動機的關鍵部件之一，它的主要作用是把收集到的太陽能傳入斯特林機內部，加熱工質。其太陽能的利用效率直接影響到斯特林機的熱效率。太陽能斯特林發動機的加熱頭應儘可能多的吸收入射的太陽能並減少熱損失。多缸式太陽能斯特林發動機的加熱頭，在太陽光線聚焦入射的中心部位存在著一定不能利用的區域，如果這一部分的優質的太陽能不被利用，將是很大的損失，而且這部分聚焦入射的太陽光需要被阻擋，否則將會灼傷其照射部分的斯特林發動機結構，嚴重的會影響發動機的正常運轉及壽命。目前，為保護斯特林發動機結構不被灼傷，對中間部分入射太陽能多為直接覆蓋一層隔熱保溫材料進行遮擋，雖然保護了斯特林發動機結構，但浪費了這部分太陽能。集熱腔的作用是把聚焦後太陽能加熱的空氣限制一定的空間內，起隔熱保溫的作用。目前，集熱腔的設計僅考慮隔熱保溫，沒有考慮利用其結構更好的收集太陽能及將其充分的傳遞給加熱頭。針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容
鑑於上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新型的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置。用以解決現有技術中存在的太陽能利用不充分的問題。本發明的技術解決方案是這樣實現的:本發明所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，是由透光板、隔熱罩、加熱頭、反光錐及連接板所組成；隔熱罩裝於連接板的上部，加熱頭位於隔熱罩的下部；其特徵在於透光板內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於加熱頭上部的內壁加工為向內傾斜的內斜邊，隔熱罩入光口安裝透光板，隔熱罩位於透光板的上部加工為闊口斜邊。本發明所述的反光錐採用耐高溫陶瓷材料製成，表面拋光，達到較高的反光率；錐面將照射在其上的太陽光全部反射到加熱頭上，增加太陽能利用率。反光錐母線包括但不限於直線，圓弧等。反光錐的形狀和尺寸與陽光入射角度、集熱腔高度、加熱頭的形狀及尺寸密切相關，最佳的錐面形狀和尺寸可以通過專門的光學模擬軟體獲得。本發明所述的透光板為透光性好的石英玻璃製成，嵌裝於隔熱罩上部的入光口上。本發明所述的隔熱罩採用隔熱保溫的陶瓷纖維製成，隔熱罩的入光口的直徑Di大於焦斑直徑d20-40mm，闊口斜邊的上傾角α應大於光束角Θ，一般為在光束角Θ的基礎上增加5-10度；隔熱罩內壁上的內斜邊側壁的下傾角β小於光束角Θ，一般為在光束角的基礎上Θ減小10-25度。本發明所述的入光口到加熱頭的高度為H，H大於保證加熱頭全部置於陽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應保證加熱頭全部置於陽光的照射下，不存在光線照射不到的區域。聚焦後的太陽光對加熱頭的加熱作用，除了考慮陽光的直接輻射使加熱頭升溫外，還要考慮加熱腔內的空氣被加熱後與加熱頭之間的熱傳導，為了保證有足夠充足的空氣參與熱傳導，聚光器入口到加熱頭上表面實際高度H—般均大於理論最小高度h，因此會有一部分光線照射到加熱頭之外，這部分太陽能可以利用集熱腔側壁的內斜邊下傾角β反射回加熱頭，經拋物面鏡聚光後的太陽光，通過直徑大於焦斑直徑，傾角大於光束角的隔熱罩入光口全部照射到集熱腔內，大部分陽光直接照射到加熱頭上，中間加熱頭未能覆蓋的區域的通過反光錐，將太陽能反射給加熱頭，邊緣部分沒有直接投射到加熱頭上的陽光，通過側壁反射給加熱頭。隔熱罩的入光口安裝透光板，形成全封閉的集熱腔結構，避免其內部加熱的空氣與外部冷空氣進行對流換熱，增強了熱空氣與加熱頭的熱傳導作用。此發明的結構能使聚焦後的太陽光全部入射到集熱腔內；並利用反射作用，將不能直接照射到加熱頭上的太陽光反射給加熱頭；全封閉的集熱腔結構，增強了熱空氣與加熱頭之間的熱傳導作用；因此提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發動機的熱效率。本發明的優點是顯而易見的，主要表現在:1、本發明增加了反光錐，將不能直接利用的太陽光反射到加熱頭上，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發動機的熱效率；2、本發明將隔熱罩做闊口處理，使太陽光全部入射到集熱腔內，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發動機的熱效率；3、本發明將隔熱罩的內側邊上部加工成內斜邊，將太陽光反射給加熱頭，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發動機的熱效率。4、本發明在隔熱罩的入光口安裝透光板，形成全封閉的集熱腔結構，避免其內部加熱的空氣與外部冷空氣對流換熱，增強了熱空氣與加熱頭的熱傳導作用，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發動機的熱效率。本發明具有結構新穎、加工簡便、成本低廉、增加了太陽能的利用率、提高了發動 機的熱效率等優點，其大批量投入市場必將產生積極的社會效益和顯著的經濟效益。


本發明共有7幅附圖，其中:附圖1本發明結構示意圖；附圖2反光錐作用示意圖；附圖3集熱腔、加熱頭結構參數圖；附圖4拋物面反光鏡的平行光線聚焦特性示意圖；附圖5拋物面反光鏡的實際太陽光線聚焦特性示意圖；附圖6拋物面反光鏡與加熱頭裝置相對位置示意圖；附圖7現有加熱頭、集熱腔結構示意圖。在圖中:1、透光板2、隔熱罩2.1、入光口 2.2、闊口斜邊2.3、內斜邊3、集熱腔4、加熱頭5、反光錐6、連接板α、闊口斜邊的上傾角β、內斜邊的下傾角Θ、光束角D1、入光口直徑d、焦斑直徑H、入光口到加熱頭的高度h、入光口到加熱頭上表面的理論最小高度。
具體實施例方式本發明的具體實施例如附圖所示，是由透光板1、隔熱罩2、加熱頭4、反光錐5及連接板6所組成；隔熱罩2裝於連接板6的上部，加熱頭5位於隔熱罩2的下部；其特徵在於透光板I內嵌在隔熱罩2入光口 2.1處，透光板1、隔熱罩2與連接板6組成全封閉的集熱腔3 ;在加熱頭4中部的連接板6上裝有反光錐5 ;所述的加熱頭隔熱罩2位於加熱頭4上部的內壁加工為向內傾斜的內斜邊2.3，隔熱罩2入光口安裝透光板1，隔熱罩2位於透光板I的上部加工為闊口斜邊2.2。本實施例中太陽光束角Θ為45度，焦斑直徑d為200mm，入光口到加熱頭上表面的理論最小高度h為120mm。反光錐5採用耐高溫陶瓷材料製成，表面拋光，達到較高的反光率；反光錐5母線為直線，其錐角為90度。透光板I為透光性好的石英玻璃製成，嵌裝於隔熱罩2上部的入光口 2.1上。隔熱罩2採用隔熱保溫的陶瓷纖維製成，隔熱罩2的入光口 2.1的直徑Di為230mm，闊口斜邊的上傾角α為50度，隔熱罩2內壁上的內斜邊2.3側壁的下傾角β為25度。入光口 2.1到加熱頭3的高度為H為190mm。以上所述，僅為本發明的較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本發明公開的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其本發明的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，是由透光板(I)、隔熱罩(2)、加熱頭(4)、反光錐(5)及連接板(6)所組成；隔熱罩(2)裝於連接板(6)的上部，加熱頭(5)位於隔熱罩(2)的下部；其特徵在於透光板(I)內嵌在隔熱罩(2)入光口(2.1)處,透光板(I)、隔熱罩(2)與連接板(6)組成全封閉的集熱腔(3);在加熱頭(4)中部的連接板(6)上裝有反光錐(5);所述的加熱頭隔熱罩(2)位於加熱頭(4)上部的內壁加工為向內傾斜的內斜邊(2.3)，隔熱罩(2)入光口安裝透光板(1)，隔熱罩(2)位於透光板(I)的上部加工為闊口斜邊(2.2)。
2.根據權利要求1所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，其特徵在於所述的反光錐(5)採用耐高溫陶瓷材料製成，表面拋光，達到較高的反光率；反光錐(5)母線包括但不限於直線，圓弧等。
3.根據權利要求1所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，其特徵在於所述的透光板(I)為透光性好的石英玻璃製成，嵌裝於隔熱罩(2)上部的入光口( 2.1)上。
4.根據權利要求1所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，其特徵在於所述的隔熱罩(2)採用隔熱保溫的陶瓷纖維製成，隔熱罩(2)的入光口(2.1)的直徑Di大於焦斑直徑d20-40mm，闊口斜邊的上傾角α應大於光束角Θ，一般為在光束角Θ的基礎上增加5-10度；隔熱罩(2)內壁上的內斜邊(2.3)側壁的下傾角β小於光束角Θ，一般為在光束角的基礎上Θ減小10-25度。
5.根據權利要求1所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，其特徵在於所述的入光口(2.1)到加熱頭(3)的高度為Η，Η大於保證加熱頭全部置於陽光的照射下理論最小高度h。
全文摘要
本發明所述的提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置，涉及一種太陽能斯特林發動機的加熱頭裝置。是由透光板、隔熱罩、加熱頭、反光錐及連接板所組成；隔熱罩裝於連接板的上部，加熱頭位於隔熱罩的下部；其特徵在於透光板內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於加熱頭上部的內壁加工為向內傾斜的內斜邊，隔熱罩位於透光板的上部加工為闊口斜邊。本發明具有結構新穎、加工簡便、成本低廉、增加了太陽能的利用率、提高了發動機的熱效率等特點，故屬於一種集經濟性與實用性為一體的新型提高太陽能斯特林發動機加熱頭效率的裝置。
文檔編號F02G1/055GK103195609SQ20131010306
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者徐靜, 王振聲 申請人:大連宏海新能源發展有限公司