[发明专利]阳光集热淡化海水发电机

说明书

所属领域：机电工程热力学机械与新能源领域，这是一种能够最有效利用太阳能的热力学机械系统装置，由三大模块组成，包括加热模块、做功模块、冷却模块。工作流程为加热模块利用聚光镜集中阳光加热水管式锅炉产生蒸汽(或液流)动力，做功模块利用蒸汽(或液流)驱动涡轮机做功发电，冷却模块，做功完毕的蒸汽(或液流)用海水冷却，海水温度升高流入海水淡化塔，蒸汽(或液流)温度降低，体积减小，用增压泵压回水管式锅炉循环加热，这套装置的创新性在于：采用技术新型方案，把已有技术组合应用，对机械结构进行创新设计，使集中太阳光热能变得简单容易，与热力学机械组合使用更方便。 

阳光集热淡化海水发电机各部分机构如下： 

一、加热模块，是一种新型太阳能集热锅炉，锅炉是内外双层套管式结构(如图2所示)，内层并列两根水管，一长一短，长管流出蒸汽(或液流)做功，短管流入水(或)液流，外层水管用于吸收阳光热能加热，外层水管长5米，内径0.25米，管壁厚0.5cm，长管内径5cm，管壁厚1cm，两端伸出外层水管，南端伸出30cm，北端伸出20cm，短管内径1.5cm，管壁厚0.5cm，长50cm，在外层水管南端伸出25cm，在外层水管两端伸出的水管上缠绕3cm厚的石棉，长度为20cm，缠绕石棉后直径达到13cm，在石棉层外再夹上长20cm，内径13cm，管壁厚2cm的两个半圆形钢管扣件用螺栓紧固，扣紧钢管后，直径为17cm，水管式锅炉同两端的半圆形钢管扣件固定安装在南北两端的支架上(如图1所示)，倾斜角按纬度不同而改变，在热带地区与地平面平行，在温带地区倾斜角为30°——40°，在北半球北高南低，在南半球，南高北低。 

聚光镜以水管式锅炉为轴转动，在聚光镜框架南北两端的中心各有一个铁制滑环扣件，内径17cm，厚2cm，宽5cm，扣接在水管式锅炉两端的半圆形钢管扣件上(如图1所示)，聚光镜镜面是圆铲形，由抛物线形曲面聚光镜和一面放置在侧面与曲面垂直的平面镜组合而成(如图1所示)，曲面镜长宽各五米，曲面展开铺平后，南北长5米，东西宽5.79米，用反光塑料膜粘贴在5米长12cm宽的帆布条上，共48条可两两对折，每隔两条有一根滑杆，可在两侧抛物线形 曲边上滑动，不用时，可以像拉窗帘一样收拢在一起，用时再拉开，侧面的平面镜用不锈钢铁皮制成(如图3所示)。 

圆铲形聚光镜只要在东西方向上对准太阳，就能把接收的阳光都汇聚在水管式锅炉上，不必考虑在南北方向上阳光是否斜射。当正午太阳高度角＜90°一锅炉倾斜角时，平面镜放在聚光镜框架北端，反之，放在南端，一年只需改变两次平面镜位置即可，用几何光学与镜面反射原理可证明圆铲形聚光镜的原理。在这里平面镜反射光的光源有两个，太阳和曲面聚光镜，平面镜成像相当于把光源挪到了平面镜后面，等于是延长了曲面镜，并且把太阳光转向，最终所有接收到的阳光都汇聚到水管式锅炉上。 

在聚光镜的正中间下方是一个直径5米的半圆环，用两根长7.85米的钢筋并列弯曲制成，在两根钢筋中间每隔5.45cm，焊接一根长4cm，的短钢筋，共143根形成144个间隔均匀的空格。在半圆形下方的支架上安装有控制电机和齿轮减速装置，控制电机是永磁步进电机，功率10瓦特，同轴齿轮d＝4.8cm、m＝6、z＝8，转速1转/4分钟。一级减速齿轮d＝48cm、m＝6、z＝80转速1转/40分钟。一级减速齿轮的同轴小齿轮直径d＝4.8cm、m＝6、z＝8，与另一个同样规格的小齿轮用链条传动，转速也为1转/40分钟。与这个齿轮同轴的齿轮齿距5.45cm，齿数8，与聚光镜下方的半圆环啮合传动，每隔5分钟转动一个齿，半圆环一共有间距5.45cm的空格144个，转动半周共用720分钟，即12个小时，控制电机和减速齿轮，半圆环共同组成时钟转动装置(如图4所示)，使聚光镜跟踪太阳，与太阳同步做时钟运动。 

二、做功模块：当蒸汽(或液流)受热膨胀，从长管流出时，驱动与长管联接的涡轮发电机做功发电，涡轮发电机固定在支架上(如图5所示)，在北半球安装在南端，在南半球安装在北端，涡轮发电机功率在5-10千瓦。