本實(shí)用新型涉及一種凹面鏡聚焦太陽(yáng)光熱發(fā)電裝置，屬太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的燃煤燃油發(fā)電過(guò)程會(huì)排放出大量的高污染物，不利于環(huán)境保護(hù)。光伏發(fā)電裝置的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝成本比較昂貴，在很大程度上克服了上述發(fā)電裝置的不足，并為獲得清潔能源做出一些貢獻(xiàn)。

公開號(hào)CN205939751公開了一種可發(fā)電式太陽(yáng)能熱水器，利用凸透鏡聚焦的太陽(yáng)能收集冷水加熱，形成蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。該裝置產(chǎn)生的蒸汽壓力低，不足以汽輪發(fā)電機(jī)正常工作?，F(xiàn)有的利用透鏡收集太陽(yáng)能加熱成蒸汽，大多也都不能進(jìn)入實(shí)用階段。

針對(duì)現(xiàn)有的一些利用透鏡聚焦太陽(yáng)光熱發(fā)電存在的問(wèn)題，克服上述發(fā)電裝置的不足，十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是，根據(jù)現(xiàn)有太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)上的不足，提出一種凹面鏡聚焦太陽(yáng)光熱發(fā)電裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：凹面鏡聚焦太陽(yáng)光熱發(fā)電裝置，包括凹面鏡、玻璃鍋、汽輪發(fā)電機(jī)、進(jìn)水管和輸氣管。所述玻璃鍋安裝在凹面鏡的上方位置；玻璃鍋東西走向的中心平面上的中心軸和凹面鏡中心軸重合，玻璃鍋?lái)敹似矫婧桶济骁R中心軸垂直；所述進(jìn)水管連接玻璃鍋的進(jìn)口；輸氣管一端連接玻璃鍋的出氣口，一端連接汽輪發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣端。

所述凹面鏡半徑為R；凹面鏡弧面弦長(zhǎng)等于凹面鏡半徑R。

所述玻璃鍋的上部為長(zhǎng)方體空腔，底部的長(zhǎng)度方向?yàn)榛∶娴娜萜?；上部長(zhǎng)方體空腔的長(zhǎng)為0.577R，寬為0.312R，高為0.077R；弧面半徑為0.711R；玻璃鍋總高為0.154R；玻璃鍋一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口；玻璃鍋上部設(shè)有出氣孔。

所述凹面鏡中心軸上的凹面鏡焦點(diǎn)到玻璃鍋底面的垂直距離為0.077R；在凹面鏡中心軸上，所述玻璃鍋底距凹面鏡的距離為0.289R。

本實(shí)用新型的工作原是，凹面鏡將太陽(yáng)光熱聚焦到玻璃鍋內(nèi)，使玻璃鍋內(nèi)的介質(zhì)水加熱成蒸汽，再?gòu)牟Ａу亙?nèi)輸出蒸汽去推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。

本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)日照光學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算，確定玻璃鍋的位置處于凹面鏡的焦點(diǎn)范圍，能大大提高太陽(yáng)能的利用效率，提高蒸汽發(fā)電的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為時(shí)間在正午時(shí)，凹面鏡對(duì)太陽(yáng)光反射聚集示意圖；

圖3為太陽(yáng)光入射到凹面鏡凹面時(shí)形成光軸示意圖；

圖4為玻璃鍋在凹面鏡上位置分析示意圖；

圖5為玻璃鍋正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為玻璃鍋鍘面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1是凹面鏡；2是輸水管；3是玻璃鍋；4是輸氣管；5是汽輪發(fā)電機(jī)；6是入射光；7是法線；8是反射光；9是入射角；10是反射角；11是光軸半徑；O是凹面鏡球心；F是凹面鏡焦點(diǎn)；f是光環(huán)焦點(diǎn)；A是光軸在凹面鏡凹面上的著落點(diǎn)；B是入射光在凹面鏡凹面上的著落點(diǎn)；R是凹面鏡凹面的半徑；OA是光軸半徑。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如圖所示。

本實(shí)施例一種凹面鏡聚焦太陽(yáng)光熱發(fā)電裝置，包括凹面鏡1、玻璃鍋3、汽輪發(fā)電機(jī)5、輸水管2和輸氣管4。所述玻璃鍋3安裝在凹面鏡1的上方位置；玻璃鍋3東西走向的中心平面上的中心軸和凹面鏡1中心軸重合，玻璃鍋?lái)敹似矫婧桶济骁R中心軸垂直；所述輸水管2連接玻璃鍋的進(jìn)口；輸氣管4一端連接玻璃鍋的出氣口，一端連接汽輪發(fā)電機(jī)5的進(jìn)氣端。

太陽(yáng)光是帶熱量的普照大地的平行光。太陽(yáng)光入射到地面時(shí)，沒有距離的變化，只有入射角度的變化，其入射角相對(duì)地面，作均角速轉(zhuǎn)動(dòng)，每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)15°角。

如附圖2所示，圖中有凹面鏡1，凹面鏡的半徑R，凹面鏡的凹面球心O，在地面某處把凹面鏡的凹面缺口對(duì)著太陽(yáng)光放置，凹面鏡的中心軸OA與地面垂線平行，并使凹面鏡固定在支架上，凹面鏡對(duì)太陽(yáng)光有反射聚集的光學(xué)作用。

如圖3所示，當(dāng)某束太陽(yáng)光通過(guò)凹面鏡的凹面球心O，入射到凹面鏡凹面時(shí)，該束太陽(yáng)光便在凹面鏡內(nèi)形成光軸，這時(shí)形成的光軸稱之為正光軸，即形成光軸半徑OA。而此時(shí)的光軸半徑與凹面鏡中心軸重合，并與地面垂線平行，此時(shí)的光軸附近的近軸太陽(yáng)光如圖3中的太陽(yáng)入射光6，其與此時(shí)的光軸相距X遠(yuǎn)的距離入射到凹面鏡凹面內(nèi)，與凹面鏡的凹面相交于B點(diǎn)。B點(diǎn)與凹面鏡球心的連線OB既是凹面鏡凹面的半徑R，也是B點(diǎn)處凹面的法線7。入射光6入射到B點(diǎn)后，被凹面鏡凹面反射形成反射光8。反射光8與光軸半徑OA相交于f。入射光6和法線7之間形成入射角9。反射光8和法線7之間形成反射角10。反射角10等于入射角9，其角度用α表示。X、R、α三參數(shù)之間的關(guān)系X＝RSinα。

那些圍繞在光軸半徑附近，并和光軸半徑等距離的太陽(yáng)光，經(jīng)凹面鏡反射都聚集于光軸半徑上的同一個(gè)點(diǎn)，即光環(huán)焦點(diǎn)f。而在光軸半徑的中點(diǎn)，即R/2處的點(diǎn)，稱其為凹面鏡焦點(diǎn)F。f和F之間的距離或是

玻璃鍋?lái)斏w與水平面平行，與凹面鏡中心軸垂直。由于玻璃鍋?lái)斏w處在玻璃鍋的上端，會(huì)遮蓋太陽(yáng)光，減少供凹面鏡反射聚集太陽(yáng)光的供應(yīng)量，從這個(gè)方面考慮頂蓋的寬度要小，而玻璃鍋中心平面的南北兩側(cè)的直板的距離太窄又會(huì)使玻璃鍋盛水容積太小，從而要求南北兩側(cè)直板的距離要大些。考慮玻璃鍋?lái)斏w南北邊緣的一邊到玻璃鍋中心平面的距離為0.156R(此處R是凹面鏡凹面半徑)。頂蓋上距玻璃鍋中心平面的距離小于0.156R時(shí)，太陽(yáng)光會(huì)被鍋?lái)斏w遮住，而距離鍋中心平面的距離大于0.156R時(shí)，既在頂蓋邊緣以外，則有太陽(yáng)光入射到凹面鏡內(nèi)，使太陽(yáng)光得于應(yīng)用。從太陽(yáng)光入射的角度考慮，偏離光軸0.156R的太陽(yáng)光入射到凹面鏡凹面時(shí)，其入射角是9°角，它與偏離距離的關(guān)系是0.156R＝Rsin9°，鍋蓋的整個(gè)寬度則為0.312R，而以玻璃鍋中心平面為中心的南北兩側(cè)直板的距離也為0.312R。以上情況如圖4所示。

玻璃鍋東西走向的中心平面上的中心軸和凹面鏡中心軸重合，玻璃鍋?lái)斏w和凹面鏡中心軸垂直，而凹面鏡中心軸上的凹面鏡焦點(diǎn)到玻璃鍋底面的垂直距離為0.077R。選取玻璃鍋?lái)斏w到凹面鏡中心軸上的凹面鏡焦點(diǎn)的距離等于凹面鏡焦點(diǎn)到玻璃鍋?zhàn)畹偷酌娴拇怪本嚯x既為0.077R。也就是玻璃鍋?lái)斏w到玻璃鍋?zhàn)畹偷酌娴拇怪本嚯x為0.154R。其具體尺寸和形狀見圖5和圖6所示。

本實(shí)施例玻璃鍋的上部為長(zhǎng)方體空腔，底部的長(zhǎng)度方向?yàn)榛∶娴娜萜?；上部長(zhǎng)方體空腔的長(zhǎng)為0.577R，寬為0.312R，高為0.077R；弧面半徑為0.711R；玻璃鍋總高為0.154R。凹面鏡中心軸上的凹面鏡焦點(diǎn)到玻璃鍋底面的垂直距離為0.077R；在凹面鏡中心軸上，所述玻璃鍋底距凹面鏡的距離為0.289R。