本發(fā)明涉及一種帶有插排管束回?zé)崞鞯乃固亓职l(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、進(jìn)步需要能源支撐，而能源供給主要以一次性化石燃料為主，如今化石燃料日趨匱乏及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，能夠替代一次性能源的可再生、清潔、環(huán)保的綠色能源研究，特別是清潔能源發(fā)電的應(yīng)用已經(jīng)勢不可擋。

過去的十年間，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)受到了各國政府的大力支持，發(fā)展清潔能源已經(jīng)被提到國家戰(zhàn)略層面，光伏發(fā)電一直以清潔為宣傳口號，但其所使用的硅光板的生產(chǎn)需要消耗大量的能源，也會產(chǎn)生很大的污染。而采用以太陽能為熱源的斯特林循環(huán)發(fā)電，不需要使用能耗高、污染大的單晶硅、多晶硅材質(zhì)的光伏板，真正發(fā)揮了太陽能清潔能源的特點。理論研究表明，基于斯特林循環(huán)的太陽能發(fā)電方式比傳統(tǒng)光伏發(fā)電方式具有更高的發(fā)電效率，具有很好的發(fā)展前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種帶有插排管束回?zé)崞鞯乃固亓职l(fā)電機(jī)?；谒固亓盅h(huán)利用太陽能的熱效應(yīng)發(fā)電，避免使用能耗高污染大的光伏板。采用插排管束利用沖擊對流換熱以增加流體橫掠管束的對流換熱系數(shù)來強(qiáng)化換熱。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種帶有插排管束回?zé)崞鞯乃固亓职l(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)中的熱氣缸和冷氣缸之間通過排管束回?zé)崞鬟B接；所述插排管束回?zé)崞鳛橐豢涨惑w，上下密封，左右貫通；腔體內(nèi)設(shè)有若干插排管束，氣體穿過若干插排管束，進(jìn)行強(qiáng)化換熱。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述排管束回?zé)崞魃舷峦ㄟ^蓋子進(jìn)行密封，蓋子和箱體間設(shè)有防漏氣的墊圈，二者采用螺栓連接。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述內(nèi)部插排管束的排數(shù)在16-26之間。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：排數(shù)選定后按照zhukauskas關(guān)聯(lián)式計算插排管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述斯特林機(jī)包括太陽灶1、鼓形齒式聯(lián)軸器13、發(fā)電機(jī)14、熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、兩個套筒10和曲軸11；兩個氣缸之間通過回?zé)崞?相互貫通連接；熱氣缸2內(nèi)設(shè)有熱氣缸活塞5，冷氣缸3內(nèi)設(shè)有冷氣缸活塞6；套筒10套在曲軸11凸起處，兩個活塞與套筒10之間分別通過連桿進(jìn)行連接，且連桿兩端與活塞和套筒16鉸接；曲軸11靠近冷氣缸3的一端與鼓形齒式聯(lián)軸器13連接；冷氣缸3頂部包裹有散熱片4；熱氣缸2外部連有太陽灶，為吸收太陽能為熱氣缸2提供熱能，活塞上下運動，由于采取鉸接，使得連桿在上下運動時能夠偏離活塞軸線進(jìn)行運動，從而帶動曲軸11軸向轉(zhuǎn)動進(jìn)行做功，所做的功經(jīng)鼓形齒式聯(lián)軸器21將功傳遞給發(fā)電機(jī)15，從而實現(xiàn)發(fā)電。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述套筒10采用兩個軸瓦拼接而成，材質(zhì)為黃銅，其在曲軸11上能夠進(jìn)行軸向轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述鼓形齒式聯(lián)軸器13消除因聯(lián)軸器前后兩軸不共軸線而帶來的曲軸內(nèi)力。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述曲軸11未與發(fā)電機(jī)14連接的一端還連接有飛輪12，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述熱氣缸2外部連有太陽灶，用于吸收太陽能為熱氣缸2提供熱能。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太陽灶為一半球形的球面反射鏡，球面反射鏡的球心位于熱氣缸中軸線上。

發(fā)明效果

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明提出的一種帶有螺旋管束回?zé)崞鞯乃固亓职l(fā)電機(jī)，采用基于斯特林循環(huán)利用太陽能熱效應(yīng)的發(fā)電方式，完全替代單晶硅、多晶硅材料，降低生產(chǎn)能耗，減少污染。采用插排管束回?zé)崞骼脹_擊對流換熱強(qiáng)化對流傳熱，增加換熱效率，提高能量利用率。

附圖說明

圖1為斯特林發(fā)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖

圖2為插排回?zé)崞髡w效果圖

圖3為插排回?zé)崞鲀?nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖4為插排回?zé)崞骺v向剖面圖

附圖標(biāo)記說明：1—太陽灶；2—熱氣缸；3—冷氣缸；4—散熱片；5—熱氣缸活塞；6—冷氣缸活塞；7—插排管束回?zé)崞鳎?—熱氣缸連桿；9—冷氣缸連桿；10—套筒；11—曲軸；12—飛輪；13—鼓形齒式聯(lián)軸器；14—發(fā)電機(jī)；15—儲熱柱；16—墊片；17—螺栓；18—墊圈

具體實施方式

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種帶有插排管束回?zé)崞鞯乃固亓职l(fā)電機(jī)，包括太陽灶1、熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、插排管束回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、兩個套筒10、曲軸11、飛輪12、鼓形齒式聯(lián)軸器13和發(fā)電機(jī)14；兩個氣缸之間通過插排管束回?zé)崞?相互貫通連接；熱氣缸2內(nèi)設(shè)有熱氣缸活塞5，冷氣缸3內(nèi)設(shè)有冷氣缸活塞6；套筒10套在曲軸11凸起處，兩個活塞與套筒10之間分別通過連桿進(jìn)行連接，且連桿兩端與活塞和套筒10鉸接；曲軸11靠近冷氣缸3的一端與鼓形齒式聯(lián)軸器13連接；冷氣缸3頂部包裹有散熱片4；活塞上下運動，由于采取鉸接，使得連桿在上下運動時能夠偏離活塞軸線進(jìn)行運動，從而帶動曲軸11軸向轉(zhuǎn)動進(jìn)行做功。

所述太陽灶1與太陽能發(fā)電系統(tǒng)連接，用于聚集熱氣為太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供熱能。

所述套筒10采用兩個軸瓦拼接而成，材質(zhì)為黃銅，其在曲軸11上能夠進(jìn)行軸向轉(zhuǎn)動。

所述鼓形齒式聯(lián)軸器13消除因聯(lián)軸器前后兩軸不共軸線而帶來的曲軸內(nèi)力。

所述曲軸11未與發(fā)電機(jī)14連接的一端還連接有飛輪12，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

所述插排管束回?zé)崞?是一個內(nèi)部帶有插排管束15的方形箱體，前后貫通，上面有蓋。蓋子和箱體間有房漏氣的墊圈16，二者采用螺栓連接。流體橫掠插排管束時，流體在管間交替收縮和擴(kuò)張的彎曲通道中流動，產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動，強(qiáng)化換熱。

參見圖1-圖4，本發(fā)明包括太陽灶，斯特林機(jī)，插排管束回?zé)崞鳎w輪，鼓形齒式聯(lián)軸器，發(fā)電機(jī)等裝置。

所述太陽灶為一個半球形的球面反射鏡，安裝于斯特林機(jī)的熱氣缸底部，聚焦太陽能加熱斯特林機(jī)的熱氣缸來為其提供熱能，球面反射鏡的球心位于熱氣缸中軸線上。

所述斯特林機(jī)為一個以聚焦太陽光為熱源的外燃機(jī)，主要結(jié)構(gòu)有熱氣缸、冷氣缸、散熱片、活塞、插排管束回?zé)崞鳌⑦B桿、曲軸、套筒。散熱片是位于冷氣缸上的銅質(zhì)同心圓環(huán)薄片，用于增加冷氣缸的散熱效率。回?zé)崞魑挥谶B接冷熱氣缸的通道中，熱氣缸向冷氣缸排氣時氣體對回?zé)崞魃幔錃鈴睦錃飧谆亓髦翢釟飧讜r從回?zé)崞魑諢崃?，充分利用熱能，即太陽能使得熱氣缸活塞先動，然后帶動冷氣缸活塞動，從而依次交替運動，提高發(fā)電機(jī)效率。套筒內(nèi)圈的軸瓦為黃銅，曲軸為鋼材，二者配合可以降低摩擦，提高零件的使用壽命。連桿和活塞鉸接，連桿可以繞活塞有小角度的轉(zhuǎn)動。

所述飛輪為一個六孔鋼制輪盤，在曲軸運轉(zhuǎn)至上下死點(即當(dāng)壓力角等于90度時，連桿對從動件的驅(qū)動力或力矩為零的情形)時可以利用簡單的機(jī)械驅(qū)動裝置(旋轉(zhuǎn)飛輪)驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)使曲軸沖過死點開始運轉(zhuǎn)。飛輪具有較大的質(zhì)量，可以儲存釋放角動能使得斯特林機(jī)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。由于曲軸轉(zhuǎn)速是隨轉(zhuǎn)動位置而變化的，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增高時，飛輪的動能增加，把角動能貯蓄起來；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速降低時，飛輪動能減少，把角動能釋放出來。同時，飛輪可以用來減少曲軸運轉(zhuǎn)過程的速度波動，使運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

所述鼓形齒式聯(lián)軸器可以消除因聯(lián)軸器前后兩軸的不同軸度而帶來的曲軸11的內(nèi)力。

所述回?zé)崞鳛橐环N表面式熱交換器，即工質(zhì)通過熱交換器交換熱量，而工質(zhì)間無直接接觸的一種熱交換器?；?zé)崞魑挥谶B接冷熱氣缸的通道中，熱氣缸向冷氣缸排氣時氣體對回?zé)崞魃?，冷氣從冷氣缸回流至熱氣缸時從回?zé)崞魑諢崃浚責(zé)崞魍獠坎捎昧己玫慕^熱材料，管道采用熱的良導(dǎo)體，同時通過增大管道數(shù)量、減少管道直徑以增大換熱面積，從而達(dá)到減少散熱、充分利用熱能的目的。插排管束回?zé)崞鞯拇笮∫浪固亓謾C(jī)的大小而定，但是內(nèi)部插排管束的排數(shù)不可任意取值，總排數(shù)要控制在16-26排。排數(shù)選定后可以按照zhukauskas關(guān)聯(lián)式計算管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。

該設(shè)備包括

太陽灶1、斯特林機(jī)(熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、插排管束回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、套筒10、曲軸11)、發(fā)電機(jī)14、飛輪12、鼓形齒式聯(lián)軸器13。其中，太陽灶1與斯特林機(jī)上熱氣缸2焊接，斯特林機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過鼓形齒式聯(lián)軸器13聯(lián)接，斯特林機(jī)的不可動原件按位置關(guān)系無縫焊接，飛輪與曲軸為軸肩與對頂螺母配合固定，可拆卸。冷氣缸連桿9熱氣缸連桿8分別與各自的套筒10焊接，套筒與曲軸11為軸瓦連接。以聚焦太陽光為熱源的斯特林發(fā)動機(jī)為起點，通過冷熱氣缸活塞的上下移動帶動熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9運動，經(jīng)由套筒10把傳遞軸功給曲軸11，再由曲軸11經(jīng)鼓形齒式聯(lián)軸器13將軸功傳遞給發(fā)電機(jī)14實現(xiàn)太陽能發(fā)電。曲軸11最左端連接飛輪12，并用兩個對頂螺母擰緊固定，使得斯特林機(jī)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

循環(huán)過程：

定溫壓縮：承接自定容冷卻中的熱氣缸運動，循環(huán)開始，冷氣缸連桿9推動冷活塞6向上移動，熱活塞5不動，冷氣缸3中氣體被壓縮，向氣缸外放出熱量，氣體溫度不變。

定容加熱：冷氣缸連桿9繼續(xù)推動冷活塞6上移，在氣體壓力與熱氣缸連桿8控制下熱活塞5向下移動，冷氣缸3中的氣體通過回?zé)崞?進(jìn)入熱氣缸2，氣體通過回?zé)崞?時溫度升高壓力升高。

定溫膨脹：高溫氣體膨脹推動熱活塞5向下移動，對外做功，加熱源使熱氣缸2中氣體在膨脹做功時溫度不變，減緩氣壓下降，熱活塞5移動到下死點。

定容冷卻：熱氣缸連桿8控制熱活塞5向上移動，冷活塞6向下移動，氣體通過回?zé)崞?時對其放熱，溫度降低，壓力下降，等冷熱活塞移動到各自端頭整個循環(huán)完成。

本發(fā)明可以與各種類型的儲電裝置配合使用，儲存電力，再此不再贅述儲電裝置的選用。