[实用新型]一种热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器

说明书

本实用新型涉及一种热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器,所述装置可以实现斯特林发动机高效光热互补加热。所述装置包括辐射集热腔体、燃烧喷口、燃烧腔体、回热器、烟气出口、流通夹层、斯特林发动机膨胀腔。本实用新型有利于增强斯特林发动机热端换热，实现光热互补利用，提高发动机对热源适用性，提高斯特林发动机稳定性。

技术领域

本实用新型涉及一种热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器,更具体地说涉及在斯特林发动机加热过程中实现光热互补的分隔式加热器以及运行方法。

背景技术

碟式-斯特林太阳能热发电是太阳能热发电技术中光电转换效率最高的一种方式，同时由于发电功率较小，适合于小型分布式能源系统。其利用抛物面聚光镜收集太阳光并将其反射到聚光镜的焦点处，斯特林发动机通常安放在聚光镜焦点位置光斑附近，聚得的集中、高温、高热流密度的热量被斯特林发动机加热管吸收，加热内部工质，将太阳能转变为热能，保证斯特林发动机的稳定运行，从而带动发电机发电。

斯特林发动机是一种外部供热的活塞式发动机，工质气体按照闭式回热循环的方式进行工作，工质在循环过程中与外部没有质量交换。斯特林发动机具有噪音低、环保、效率高及热源适用性广等优点。一般情况下，加热器外部工作温度高(可达到850℃)、内部工质压力大(最高150～250bar)。斯特林发动机工作容积主要由以下五部分组成：膨胀腔、压缩腔、加热器、回热器和冷却器。工质在活塞运动的驱动下在回路中往复流动，在加热器内被外部热源加热，在冷却器内被外部冷源冷却。采用不同的加热方式，相应的斯特林加热器结构有不同特点。根据已有相关研究，燃气加热的加热管一般多为U型直列管，加热器由一定数量的加热管沿圆周均匀排布，加热管管壁上安装有光能转换器件，它可以透过特定波长的辐射，用以加热对应的工质气体，使气体的吸热效果更好；当太阳辐射较弱时，可辅以通入热烟气，与加热管进行对流换热。太阳辐射加热的斯特林加热管往往设计成向外伸张、整体呈轴对称的结构，以在有限的空间内能更多的吸收太阳能，还有腔体式隔热结构包围加热器管，以集中热量、减少热损失。

由于太阳辐射存在非常明显的不稳定性，当太阳辐射不足或者没有时，斯特林发动机达不到运行功率要求，因此需要额外热源供热，利用燃气加热结合太阳能加热是一种比较合理的选择。研究表明，由于燃气产生的烟气温度一般在1000℃以下，颗粒物含量少，因此对流换热方式占主导，辐射换热量占总换热量31％左右，强化烟气与加热管之间的对流换热以提高斯特林发动机性能也有大量研究。

如果能够实现斯特林发动机加热器稳定加热，提高斯特林发动机对热源的适用性，对提高斯特林发动机的输出功率与循环效率有重要的作用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器及其运行方法。以太阳辐射以及燃烧加热作为斯特林发动机热源，通过对流通夹层的双面分别辐射以及燃烧对流换热实现对斯特林发动机内部工质气体的加热，适用于碟式-斯特林太阳能热发电系统。

采用热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器可以实现斯特林发动机对热源的互补，提高斯特林发动机的稳定性。

本实用新型的一种热源互补型的分隔式斯特林发动机加热器包括辐射集热腔体、燃烧喷口、燃烧腔体、回热器、烟气出口、流通夹层和斯特林发动机膨胀腔；所述辐射集热腔体被设置在其外部的燃烧腔体环绕包围；所述燃烧喷口位于燃烧腔体外壁面周侧，所述烟气出口位于燃烧腔体上下两个端面，所述的流通夹层包括第一通道、第二通道以及连接第一通道和第二通道的若干流道，每一个所述的流道均包括顶部相互连通的一个内流道和一个外流道；所有的内流道均与第一通道连通，所有的外流道均与第二通道连通；