[发明专利]一种提高碟式太阳能集热器热利用率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种提高碟式太阳能集热器热利用率的装置。

背景技术

随着世界能源消耗的不断增加以及化石燃料储量的不断减小，能源短缺已成为制约社会发展的重要议题，发展新能源势在必行。在众多的可再生能源中，太阳能取之不尽用之不竭，成为发展新能源的首选。

光热发电技术主要利用抛物面反射镜将平行的太阳光线聚集在一起形成一个个小光斑，再把小光斑聚集成具有高能流密度的辐射能大光斑，通过光热转换装置加热工质并使工质发生相变驱动发动机，运动的发动机发电或将热能转换为机械能进行能源利用。碟式聚光系统通常由整体旋转抛物面反射镜或多块抛物面反射镜组成，可将太阳光聚集在一个小面积内，并且系统占地面积和聚光比灵活可调，是当前发展的重要方向。

当前，碟式聚光发电系统的一种方式是将斯特林发动机安装在碟式抛物面反射镜的焦点上，将焦点汇聚的光斑作为系统的热源。常规的斯特林发动机朝向反射镜方向的开口处为透明石英玻璃密封，另一侧则为金属密封，太阳光通过多碟聚集到聚光腔内，进行热利用。这种设计的缺点是顶端太阳辐射过来的热量没有被有效的利用，浪费了一部分能量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种提高碟式太阳能集热器热利用率的装置，将朝向太阳一侧的开口用凸透镜代替金属密封，这样能够有效利用太阳光直接辐射过来的热量，提高了太阳光吸收利用率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种提高碟式太阳能集热器热利用率的装置，包括凸透镜、支架、多碟聚光系统、斯特林发动机、聚光腔、吸热腔和吸热管，多碟聚光系统由多块抛物面反射镜和太阳光跟踪转动装置组成，多碟聚光系统通过支架安装有斯特林发动机，系统能够根据太阳的方向转动，斯特林发动机朝向太阳的开口由凸透镜密封，平行的太阳光线通过凸透镜折射汇聚成光斑，斯特林发动机内设有聚光腔和吸热腔，在聚光腔安装有若干吸热管，吸热管的小盘径端位于凸透镜的聚光焦点上，光斑作为热源为吸热管加热，吸热管内部填充有液态工质，加热到一定温度后发生相变，高温传导至吸热腔进行能量转换，带动斯特林发动机做功产生电能或机械能。

优选的，所述吸热管从吸热腔到凸透镜方向盘径逐渐变小。

优选的，凸透镜直径与多碟聚光系统的尺寸换算如下式：

h＝d²/(16f)(1)

对于理想碟式抛物聚能器，其焦斑的直径d_foc可写成，

凸透镜直径d_cl为1.1d_foc，最终形式可写成，

dcl=1.1dfoc=0.089f×(d2+16h2)22d2(d2-16h2)---(5)]]>

式中，θ_sun为太阳不平行度(16′)4.65π/180；h为碟式聚能器高度；f为焦距；为边缘角；d为开口直径；d_foc为焦斑直径；d_cl为凸透镜直径

本发明具有以下有益效果：