[实用新型]太阳能斯特林发动机用U形通道腔式吸热器

说明书

技术领域

本实用新型是一种太阳能斯特林发动机用的U形通道腔式吸热器。

背景技术

碟式聚光太阳能热发电技术属于太阳能高温热利用领域，是一种利用太阳能进行热发电的先进技术。该技术由于采用斯特林发动机作为动力机械所以又称为斯特林太阳能热发电，它具有光热转换效率高，使用灵活，单体能够独立发电等优点，还具有规模化发电的潜力，如文献[1]王亦楠.对我国发展太阳能热发电的一点看法.中国能源，2006，28(08)：5-10。

太阳能吸热器作为太阳能斯特林发动机的关键部件之一，起着把聚焦后的太阳能输送到斯特林机内部，进而加热循环工质的重要作用。一个性能优良的太阳能斯特林发动机，其吸热器应该具有在高温工作环境下热传输效率高，周向温度场分布均匀，出口工质温度较高，能承受较高的工质压力，使用寿命较长等特点。太阳能吸热器性能的优劣，是决定一台太阳能斯特林发动机工作性能好坏的关键因素之一。因此，如何设计一个吸热器，使其在最大限度的利用聚焦后的太阳能的基础上，能尽可能的达到上述要求，对于太阳能斯特林发动机的发展，具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能斯特林发动机用U形通道腔式吸热器，该U形通道加热结构适用于太阳能斯特林发动机的吸热器，在高温条件下工作时，具有周向温度场较均匀，工质出口温度较高，能承受较大的工质压力等优点。

为实现上述目的，本实用新型提供的太阳能斯特林发动机用U形通道腔式吸热器，其本体主要由圆柱腔体、吸热器底板、下层顶盖、中层顶盖和上层顶盖组成，其中：

一圆柱腔体，在该圆柱腔体截面的壁内开有若干个气道，这些气道在垂直于气体流动的方向上仅厚2mm。在每两个气道中间位置有一间隔肋，该间隔肋的高度小于气道的长度，将两个气道之间隔成一组U形通道，每组U型通道的底部有一个进气口和一个出气口；

该圆柱腔体的上端与吸热器底板连接固定；

一下层顶盖，其一面为平面，另一面设有若干个由边缘向中心延伸的凹形的引气槽道，且下层顶盖的边缘处开有若干个通气口，该通气口的位置和数量与腔体上U形通道的进、出气口的位置和数量相对应；

所述的通气口间隔地为进气口和出气口，其中，下层顶盖的每一个进气口对应于一组U型通道底部的进气口，下层顶盖的每一个出气口对应于一组U型通道底部的出气口；

该圆柱腔体的下端与下层顶盖的平面相对地连接固定；

一中层顶盖，其一面为平面，另一面设有若干个由边缘向中心延伸的凹形的引气槽道，及气体汇集的圆形区域，在圆形区域的中间开有圆孔，连接固定一入口段；在每一引气槽道的边缘处各开有一通气口；

该中层顶盖的平面与下层顶盖开有凹形引气槽道的一面相对地连接固定，中层顶盖的各通气口分别与下层顶盖的出气口对应相连，该中层顶盖与下层顶盖之间形成有气道；

一上层顶盖，与中层顶盖设有若干个凹形的引气槽道的一面相对地连接固定，该上层顶盖与中层顶盖之间形成有气道；由下层顶盖、中层顶盖和上层顶盖之间形成有把进入和流出圆柱腔体的气体分开的两层气道；

该上层顶盖的中间位置开设有圆口，连接一出口端，该出口端套在入口段的外面，且出口端连接到上层顶盖的一个端面上。

本实用新型的太阳能斯特林发动机用U形通道腔式吸热器中，圆柱腔体截面的壁内的若干个气道，以及每两个气道中间位置的间隔肋为等距离排列。

本实用新型的太阳能斯特林发动机用U形通道腔式吸热器中，吸热器本体固定在一外壳内，吸热器底板与外壳通过螺栓连接，该外壳与吸热器本体之间填充保温材料。外壳为对称的两部分相扣而成，两部分之间通过螺栓连接固定为一体。

本实用新型的效果是：

本实用新型的吸热器垂直于气体流动方向的的气道为等截面设计，这种设计使得气体在加热过程中能尽可能流得平稳，减小由于流道截面的收缩与扩张带来的压力损失。在利用聚焦后的太阳能进行加热氦气或者空气的过程中，其内部的U形通道加长了气体的有效受热路径。加上保温材料良好的保温效果，能够使得出口气体在压力损失较小的情况下被加热到较高的温度。同时，由于吸热器本体的每一层固壁均采用2mm壁厚的不锈钢设计，因此在保证了高温条件下具有较强的承压能力的基础上，还具有很小的热阻，从而使得本吸热器的周向温度场比较均匀。

附图说明

图1a为本实用新型吸热器的立体剖视图，图1b是图1a中的a部分放大图。

图2a为本实用新型吸热器的圆柱腔体的立体示意图，其中图2b是图2a中的b部分放大图。

图3a为本实用新型吸热器的下层顶盖的立体示意图，其中图3b为图3a中的c部分放大图。