專利名稱：提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，涉及一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)的加熱頭裝置。
背景技術(shù)：
太陽能斯特林發(fā)動機(jī)是用于碟式聚光太陽能發(fā)電技術(shù)中的核心動力機(jī)械，它能夠直接利用聚焦后的太陽能輸出機(jī)械功，從而帶動與其輸出軸相聯(lián)的發(fā)電機(jī)發(fā)電，該技術(shù)屬于太陽能高溫利用領(lǐng)域，是一種利用太陽能進(jìn)行熱發(fā)電的先進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)具有光電轉(zhuǎn)換效率高，使用靈活等優(yōu)點，既可單套系統(tǒng)獨立發(fā)電，又可以聯(lián)合多套系統(tǒng)規(guī)?；l(fā)電。碟式聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，利用旋轉(zhuǎn)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于主光軸的光匯聚到焦點，由于實際的太陽光并非平行光，所以陽光經(jīng)拋物面鏡聚光后，不是匯聚到一個焦點而是一個圓形的焦斑區(qū)域。集熱腔的入光口位于焦平面上，收集入射的太陽光，加熱頭位于集熱腔內(nèi)，是太陽能斯特林發(fā)動機(jī)的關(guān)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(jī)內(nèi)部，加熱工質(zhì)。其太陽能的利用效率直接影響到斯特林機(jī)的熱效率。太陽能斯特林發(fā)動機(jī)的加熱頭應(yīng)盡可能多的吸收入射的太陽能并減少熱損失。多缸式太陽能斯特林發(fā)動機(jī)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(qū)域，如果這一部 分的優(yōu)質(zhì)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(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的會影響發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及壽命。目前，為保護(hù)斯特林發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)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(jìn)行遮擋，雖然保護(hù)了斯特林發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，但浪費了這部分太陽能。集熱腔的作用是把聚焦后太陽能加熱的空氣限制一定的空間內(nèi)，起隔熱保溫的作用。目前，集熱腔的設(shè)計僅考慮隔熱保溫，沒有考慮利用其結(jié)構(gòu)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(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，研究設(shè)計一種新型的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設(shè)計一種新型的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置。用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的太陽能利用不充分的問題。本實用新型的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的:本實用新型所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)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；隔熱罩裝于連接板的上部，加熱頭位于隔熱罩的下部；其特征在于透光板內(nèi)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于加熱頭上部的內(nèi)壁加工為向內(nèi)傾斜的內(nèi)斜邊，隔熱罩入光口安裝透光板，隔熱罩位于透光板的上部加工為闊口斜邊。本實用新型所述的反光錐采用耐高溫陶瓷材料制成，表面拋光，達(dá)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于直線，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(guān)，最佳的錐面形狀和尺寸可以通過專門的光學(xué)模擬軟件獲得。本實用新型所述的透光板為透光性好的石英玻璃制成，嵌裝于隔熱罩上部的入光口上。本實用新型所述的隔熱罩采用隔熱保溫的陶瓷纖維制成，隔熱罩的入光口的直徑Di大于焦斑直徑d20-40mm，闊口斜邊的上傾角α應(yīng)大于光束角Θ，一般為在光束角Θ的基礎(chǔ)上增加5-10度；隔熱罩內(nèi)壁上的內(nèi)斜邊側(cè)壁的下傾角β小于光束角Θ，一般為在光束角的基礎(chǔ)上Θ減小10-25度。本實用新型所述的入光口到加熱頭的高度為H，H大于保證加熱頭全部置于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(yīng)保證加熱頭全部置于陽光的照射下，不存在光線照射不到的區(qū)域。聚焦后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(nèi)的空氣被加熱后與加熱頭之間的熱傳導(dǎo)，為了保證有足夠充足的空氣參與熱傳導(dǎo)，聚光器入口到加熱頭上表面實際高度H一般均大于理論最小高度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(cè)壁的內(nèi)斜邊下傾角β反射回加熱頭，經(jīng)拋物面鏡聚光后的太陽光，通過直徑大于焦斑直徑，傾角大于光束角的隔熱罩入光口全部照射 到集熱腔內(nèi)，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(qū)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(cè)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(jié)構(gòu)，避免其內(nèi)部加熱的空氣與外部冷空氣進(jìn)行對流換熱，增強(qiáng)了熱空氣與加熱頭的熱傳導(dǎo)作用。此實用新型的結(jié)構(gòu)能使聚焦后的太陽光全部入射到集熱腔內(nèi)；并利用反射作用，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(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了熱空氣與加熱頭之間的熱傳導(dǎo)作用；因此提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發(fā)動機(jī)的熱效率。本實用新型的優(yōu)點是顯而易見的，主要表現(xiàn)在:1、本實用新型增加了反光錐，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(fā)動機(jī)的熱效率；2、本實用新型將隔熱罩做闊口處理，使太陽光全部入射到集熱腔內(nèi)，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發(fā)動機(jī)的熱效率；3、本實用新型將隔熱罩的內(nèi)側(cè)邊上部加工成內(nèi)斜邊，將太陽光反射給加熱頭，提聞了太陽能的利用效率，提聞了斯特林發(fā)動機(jī)的熱效率。4、本實用新型在隔熱罩的入光口安裝透光板，形成全封閉的集熱腔結(jié)構(gòu)，避免其內(nèi)部加熱的空氣與外部冷空氣對流換熱，增強(qiáng)了熱空氣與加熱頭的熱傳導(dǎo)作用，提高了太陽能的利用效率，提高了斯特林發(fā)動機(jī)的熱效率。[0022]本實用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、加工簡便、成本低廉、增加了太陽能的利用率、提高了發(fā)動機(jī)的熱效率等優(yōu)點，其大批量投入市場必將產(chǎn)生積極的社會效益和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

本實用新型共有7幅附圖，其中:附圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2反光錐作用示意圖；附圖3集熱腔、加熱頭結(jié)構(gòu)參數(shù)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(xiàn)有加熱頭、集熱腔結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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。
具體實施方式
本實用新型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裝于連接板6的上部，加熱頭4位于隔熱罩2的下部；其特征在于透光板I內(nèi)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位于加熱頭4上部的內(nèi)壁加工為向內(nèi)傾斜的內(nèi)斜邊2.3，隔熱罩2入光口安裝透光板1，隔熱罩2位于透光板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采用耐高溫陶瓷材料制成，表面拋光，達(dá)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制成，嵌裝于隔熱罩2上部的入光口 2.1上。隔熱罩2采用隔熱保溫的陶瓷纖維制成，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(nèi)壁上的內(nèi)斜邊2.3側(cè)壁的下傾角β為25度。入光口 2.1到加熱頭4的高度為H為190mm。以上所述，僅為本實用新型的較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，所有熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型公開的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其本實用新 型的構(gòu)思加以等同替換或改變均應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)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)裝于連接板(6)的上部，加熱頭(4)位于隔熱罩(2)的下部；其特征在于透光板(I)內(nèi)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)位于加熱頭(4)上部的內(nèi)壁加工為向內(nèi)傾斜的內(nèi)斜邊(2.3)，隔熱罩(2)入光口安裝透光板(1)，隔熱罩(2)位于透光板(I)的上部加工為闊口斜邊(2.2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，其特征在于所述的反光錐(5)采用耐高溫陶瓷材料制成，表面拋光，達(dá)到較高的反光率；反光錐(5)母線包括但不限于直線，圓弧等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，其特征在于所述的透光板(I)為透光性好的石英玻璃制成，嵌裝于隔熱罩(2)上部的入光口( 2.1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，其特征在于所述的隔熱罩(2)采用隔熱保溫的陶瓷纖維制成，隔熱罩(2)的入光口(2.1)的直徑Di大于焦斑直徑d20-40mm，闊口斜邊的上傾角α應(yīng)大于光束角Θ，一般為在光束角Θ的基礎(chǔ)上增加5-10度；隔熱罩(2)內(nèi)壁上的內(nèi)斜邊(2.3)側(cè)壁的下傾角β小于光束角Θ，一般為在光束角的基礎(chǔ)上Θ減小10-25度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，其特征在于所述的入光口(2.1)到加熱頭(4)的高度為Η，Η大于保證加熱頭全部置于陽光的照射下理論最小高度h 。
專利摘要本實用新型所述的提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置，涉及一種太陽能斯特林發(fā)動機(jī)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；隔熱罩裝于連接板的上部，加熱頭位于隔熱罩的下部；其特征在于透光板內(nèi)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于加熱頭上部的內(nèi)壁加工為向內(nèi)傾斜的內(nèi)斜邊，隔熱罩位于透光板的上部加工為闊口斜邊。本實用新型具有結(jié)構(gòu)新穎、加工簡便、成本低廉、增加了太陽能的利用率、提高了發(fā)動機(jī)的熱效率等特點，故屬于一種集經(jīng)濟(jì)性與實用性為一體的新型提高太陽能斯特林發(fā)動機(jī)加熱頭效率的裝置。
文檔編號F02G1/055GK203146140SQ20132014603
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者徐靜, 王振聲 申請人:大連宏海新能源發(fā)展有限公司