[实用新型]利用太阳能发电的装置及热能发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用太阳能转变为热能，再将热能转变为电能的方法、装置及用于该方法的热能发电机。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的能源，它还具有清洁、环保的优点，因此太阳能的利用一直是人们开发新能源研究的一个热点。太阳能发电是太阳能利用的一个重要方向，目前，太阳能发电装置主要有二种方式，一种是利用光电效应将太阳能转变为电能，如中国专利号200420015924.0的专利文献公开的一种太阳能发电装置，它就是通过硅电池把太阳能转变为电能，为提高效果，它还设置了一个太阳光方位自动跟踪仪，最大限度地利用太阳光发电。由于目前受光电技术的限制，光电的转换效率低，太阳能利用率最高只能达到15％左右，因此它的缺点是太阳能利用率低，价格昂贵。另一种方式是把太阳能转变为热能，再把热能转变为动能，然后由动能转化为电能。如中国专利号为02208516.5的专利文献公开的一种太阳能发电装置，它是通过聚光装置，把大面积的太阳光聚焦到一起后对水箱内的水进行加热产生水蒸汽，水蒸汽推动蒸汽轮机旋转，再带动发电机转动发电，水蒸汽从蒸汽轮机出来后由水泵直接送入冷却塔进行冷却后返回水箱循环利用。由于单位面积太阳光线的能量是有限的，必需采用庞大的聚光装置聚集光线，否则很难获得满足蒸汽机工作时所需压力的水蒸汽，必然导致增加投入成本，使结构复杂，实用性不强，同时由于水蒸汽冷凝要释放大量的热量，因此太阳能利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实用性强、太阳能利用率高、结构简单的利用太能阳发电的装置及热能发电机。

按本实用新型提出的利用太阳能发电的装置，它包括太阳能集热器、热能发电机、储液罐和泵，太阳能集热器流体出口端有管道与热能发电机流体进口端相通，热能发电机流体出口端有管道与储液罐的进口端相通，储液罐的出口端有管道与泵的进口端相通，泵的出口端有管道与太阳能集热器的流体进口端相通，使得储液罐、泵、太阳能集热器和热能发电机共同组成工作回路，所述回路的热能发电机、泵的出口分别串接有单向阀：回路中的流体工作介质为制冷剂。本实用新型利用制冷剂受热迅速汽化的特点，用太阳能集热器作为制冷剂的蒸发器，利用太阳能对制冷剂加热，使其汽化并获得高温高压的气体，再推动热能发电机旋转进行发电，把大部分热能转换成电能后变为低温低压状态，然后进行冷凝、液化，再送入储液罐中进行循环使用。由于制冷剂汽化迅速，吸收热量快，冷凝时释放的热量少，焓降少，因此，太阳能利用效率高。

为了使由热能发电机流出的气态制冷剂在进入储液罐前能够冷凝液化，方便储液罐收集，上述装置还包括一个冷凝器，冷凝器的进口端通过管道与热能发电机的出口管相通，冷凝器的出口端有管道与储液罐的进口端相通。

由于热能发电机在发电过程中会产生热量而升温，为确保热能发电机的正常工作，它还包括一个冷却支路，它包括一个与热能发电机进行热交换的换热器，换热器进出口端分别有管道与泵出口端、太阳能集热器流体进口端相通，在换热器的流体进出管上分别串接有单向阀。这样从泵出来的低温工作介质即能对热能发电机进行冷却，在支路中有单向阀从而保证流体方向的稳定性。

按本实用新型提出的一种热能发电机，它为膨胀轮发电机，它包括定子、转子、转动轴、外壳和膨胀叶轮，在外壳上设介质进口和出口，定子固定在外壳上，和定子作相对转动的转子固定在转动轴上，转动轴转动联接在外壳上，在转动轴上固定有膨胀叶轮，在膨胀叶轮的流体入口处设有环形喷嘴，该环形喷嘴的周向侧面上设有若干个导流叶片，使得流体沿膨胀叶轮叶片的法线方向进入膨胀叶轮内。由于有环形喷嘴上导流叶片的导流作用，使高温高压气体沿叶片的法线方向冲向膨胀叶轮的叶片，将极大地提高膨胀轮发电机的效率。

为保证和提高热能发电机的效率，上述的膨胀轮发电机，在膨胀叶轮叶片外侧设有端盖，端盖内侧面与涡轮叶片回转面配合，端盖的中心设有流体出口。由于有端盖对流体介质的密封和进一步导向作用，将保证和提高膨胀轮发电机的效率。

为进一步提高热能发电机的效率和可靠性，所述的膨胀轮发电机为双膨胀叶轮发电机。这样两个轴向相对而周向推力相同的膨胀轮推动转动轴旋转，不仅进一步提高了发电机的效率，而且因平衡了膨胀轮的轴向力，所以提高了发电机的可靠性。

本实用新型优点是采用制冷剂作为流体工作介质，吸收热量快，冷凝时释放的热量少，焓降少，太阳能利用率可达到40～60％，太阳能利用率比采用硅板的太阳能电池大大提高，采用的发电方法简单，所用设备少，同时由于本实用新型的双膨胀叶轮发电机采用独特的喷嘴及导流端盖，可以提高发电效率，实用性强，应用前景广泛。