[发明专利]碟式斯特林发动机集热器端口热屏装置及其在太阳能发电中的应用

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，尤其涉及碟式斯特林发动机集热器端口热屏装置及其在太阳能发电中的应用。

背景技术

斯特林发动机是一种高效的热功转化装置，理论上讲效率等同卡诺循环的效率，而且是一种闭式循环，无污染，噪音低，越来越受到大家的青睐。将斯特林发动机应用到太阳能发电领域，就存在一个光热转化的问题，于是如何提高光热转化效率便显得尤为重要。

目前的一种碟式斯特林发动机集热器端口的结构示意图如下图4所示，是一圆筒结构的集热腔，太阳光从口部4入射，直接照射圆筒底部的吸热部件2，缺点是集热器吸收的热量会有一部分以对流和辐射的形式向外界空间遗失。集热腔的热损失主要有3项：与空气的对流热损失、吸热部件自身的辐射热损失和反射的太阳能。前两项与吸热部件的温度有关，按额定工作温度计算前两项损失的热量分别约为0.5kW和6kW，而第三项热损失与吸热部件对太阳光的吸收率有关，吸收率越低，损失越大，按现有材料计算，损失约为15kW，而目前还没有能够很好地解决第第三项热损失的装置或方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种吸热效率高的碟式斯特林发动机集热器端口热屏装置及其在太阳能发电中的应用。

本发明的技术方案是：

包括由绝热保温部件组成的圆筒形集热腔，集热腔的底部封闭且底部内侧设置吸热部件，集热腔的口部为两个锥形体的小端口对接形成，其中内侧锥形体的大端口和集热腔连接，所述两个锥形体的小端口连接处安装有用于反射进入集热腔但未被吸收的太阳光，并抑制集热器与大气环境对流换热的圆形热屏，对集热腔进行封闭。

所述热屏包括对波长小于3μm的能量透射比很大而对波长大于3μm的能量透射比很小的玻璃，在玻璃的内侧面上还设置有用于使太阳光单向透射进入集热腔并在集热腔内部反射太阳光的透明第一反射膜。

所述绝热保温部件的内侧面镀有反射率不小于94％的第二反射膜。

所述热屏通过若干组配合的安装固定件和固定螺栓组件固定安装，其中安装固定件包括连接在一起的用于卡接热屏的U型槽和通过固定螺栓组件固定安装在集热腔口部上的活动连接片，且U型槽紧贴两个锥形体的小端口连接处。

所述活动连接片通过固定螺栓组件固定在集热腔口部外侧的锥形体内表面上。

所述安装固定件为四个，且均布在热屏上。

所述吸热部件为圆环形，圆环内套接用于隔热和反射太阳光的陶瓷。

所述陶瓷中间开有小孔且通过螺栓固定在集热腔的底部。

本发明装置在太阳能发电中的应用，包括以下步骤：

步骤一，使太阳光入射到热屏上并进入集热腔内部，照射吸热部件；

步骤二，吸热部件将没有吸收的太阳光反射到绝热保温部件和热屏上；

步骤三，通过绝热保温部件上的第二反射膜和热屏上的第一反射膜，将第二步中反射的太阳光第二次反射到吸热部件上；

步骤四，通过以上步骤二和步骤三的循环，完成太阳能发电的光热转化。

本发明相对现有技术来说，具有以下有益的技术效果：

本发明通过在集热腔的口部增设热屏，当太阳光通过热屏进入集热腔后，部分未被吸收的太阳光会向外辐射，此时位于集热腔口部的两个锥形体小端口连接处即集热腔喉部的热屏，能够将太阳光直接完全反射回集热腔的底部，有效防止其再通过热屏透射出去，所以本发明有效增强了对集热器辐射能量的反射，削弱了透射，而且该热屏的存在完全抑制了集热器与大气环境的对流换热，可以有效的降低从集热器端口向外界空间遗失的热量，提高了发动机集热器的光热转化效率。

进一步，本发明采用玻璃和玻璃上设置的透明第一反射膜作为热屏，因为太阳辐射热能的波长主要集中在0.3μm～3μm之间，斯特林发动机集热器所能辐射热能对应的主要波长大于3μm，而所有物体对各种辐射的穿透都有选择性，故选用一种对波长小于3μm的能量透射比很大而对波长大于3μm的能量透射比很小的玻璃，所以玻璃自身能够屏蔽吸热部件的辐射，同时玻璃内侧设置的第一反射膜能够有效反射吸热部件反射的太阳光，使该部分光再次照射吸热部件，所以本发明利用玻璃对光的选择性透射的特性和透明的第一反射膜的作用设计出一种斯特林发动机集热器端口热屏，能够有效提高集热器的光热转化效率。

进一步，本发明通过设置第二反射膜，使集热腔内部没有被吸收的太阳光始终能够反射最终到达吸热部件，有效提高集热器的光热转化效率，并能够减少辐射热损失2～3kW。