[发明专利]一种太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能吸热器实验装置技术领域，具体的说是涉及一种太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置。

背景技术

全球环境污染的日益严重以及常规能源的日渐匮乏使得人们对替代清洁能源的渴望越来越迫切。目前以煤炭为主的能源结构所造成的生态环境压力愈加明显，扩大再生清洁能源比例刻不容缓，气候变化对能源发展的影响加大，低碳或者无碳的可再生能源成为新热点和经济增长点，常见的清洁能源包括风力发电、核能发电、生物质发电以及太阳能发电等，但太阳能因其存储容量上的无限性，分布上的普遍性，利用上的清洁无污染性、利用周期长等特点，具有非常大的发展空间与潜力。

斯特林热机凭借其热效率高、排放污染小、可用能源多样化等优点广泛应用于太阳能发电，而吸热器是斯特林热机中的关键部件，其主要作用是将外部太阳光能转化为热能传递给在吸热器内部流动的工质，因此吸热器在斯特林热机中起到至关重要的作用。一个高效的吸热器可以将外部热量快速有效的传递给内部的工质，使工质温度迅速的升高获得做功的能力，有助于提高热机输出功率及热机的稳定性。

在实际的生产实践中进行斯特林热机整机实验设计难度大，且实验经费过大，因此设计一套针对斯特林热机关键部件吸热器的实验系统显得具有意义。通过以往的科研实验我们不难知道吸热器的光热转化效率往往直接决定了斯特林热机的发电效率，而怎么使吸热器中流动工质获取更高的加热温度成为提高吸热器光热转化效率的突破点，本实验装置模拟实际工质过程中的吸热器运行状态，通过对循环工质的流量调控以及吸热器温度、压力监测，产生真实可靠的吸热器运行数据，以求对太阳能斯特林吸热器的理论分析和设计制造产生积极影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能模拟实际工作中的吸热器运行情况，且能满足不同工况下的实验要求的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置。

本发明所采用的技术方案是：一种太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置，包括气泵、工质预热装置、第一歧管接头、管簇式腔体吸热器、工质冷却装置、第二歧管接头及气罐；气泵的进口处设有进气管，进气管上设有进气隔膜阀，气泵的出口通过管道与第一歧管接头的进口连接，该管道穿过工质预热装置；第一歧管接头的多个出口分别通过管道与吸热器的多个热管的进气口连接，吸热器的多个出气口分别通过管道与第二歧管接头的多个进气口连接，与吸热器的多个热管的出气口与第二歧管接头进气口连接的管道穿过工质冷却装置；第二歧管接头的出气口通过管道与气罐的进气口连接；气罐的出气口设有排气管，排气管上设有排气隔膜阀；

气泵与工质预热装置之间的管道上依次设有止回阀、第一压力传感器、主路孔板流量计、第一热电偶，工质预热装置与第一歧管接头之间设有第二热电偶和第二压力传感器，第二歧管接头与气罐连接的管道上设有第三热电偶。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，还设有一个连通气罐的出气口和气泵的进口的管道，该管道上设有第三隔膜阀。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，还包括进气管和排气管，进气管和排气管连接在气罐与气泵连接的管道上；进气管与管道的接口位于气泵与第三隔膜阀之间；排气管与管道的接口位于第三隔膜阀与气罐之间；进气管和排气管上分别设有进气隔膜阀和排气隔膜阀。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，止回阀与第一压力传感器之间的管道上设有一个支路，该支路上设置有第一安全阀。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，第三热电偶与气罐之间的管道上设有两条支路，一支路上串接有防爆膜和第二安全阀，另一支路上并联有第二隔膜阀和串联的第一隔膜阀、第三压力传感器。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，第一歧管接头的四个并联的出口分别通过管道分别连接吸热器中四根热管的进气口，热管的四个出气口由四根管路连接第二歧管接头的四个进气口；第一歧管接头的出气口与热管的进气口连接的管道上分别设有调节阀和流量计。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，吸热器包括腔体保温层、入射口保温层、吸热器外壳、橡胶垫块、底板、压板、热管；热管焊接在底板上，底板与压板配合且通过螺钉固定；吸热器外壳通过螺钉与压板侧面连接；橡胶垫块固定于底板上。

上述的太阳能斯特林管簇式腔体吸热器性能测试的实验装置中，热管和内腔上都布置有E型热电偶。