[发明专利]基于边界层透平的太阳能热发电系统

权利要求书

1.一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，该系统至少包括太阳能集热器(1)、边界层透平(2)和冷凝器(4)；

其连接方式为：太阳能集热器(1)、边界层透平(2)和冷凝器(4)依次串联并组成回路；太阳能集热器(1)吸收太阳辐射能，将热量传递给其内的水工质，使水的温度升高，并转化为低温蒸汽，低温蒸汽进入边界层透平(2)膨胀做功，同时带动发电机发电，从边界层透平(2)排出的工质进入冷凝器(4)冷凝成水并进入太阳能集热器(1)进行下一次循环。

2.根据权利要求1所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述冷凝器(4)至太阳能集热器(1)间的回路上依次设置储液罐(5)和集热回路工质循环泵(6)。

3.根据权利要求1所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述边界层透平(2)的透平转子由一组固定于转轴上的共轴平行圆盘组成，各圆盘间由间隙片隔开，整个转子密闭于腔体中；工质由腔体外的喷嘴沿近切线方向喷入转子，在圆盘间隙内呈螺旋状流动，最后从圆盘中心排气孔流出，流体利用边界层与圆盘表面的粘性切应力带动圆盘转动。

4.根据权利要求3所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述圆盘的外圈为圆环状的工作段，中心为用来与轴相连的弧形边三角形结构，且该圆环状的工作段与弧形边三角形结构之间形成三个梭状的排气孔；弧形边三角形结构向外凸出形成间隙片，凸出部位厚度为0.5～2mm。

5.根据权利要求3所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述腔体上沿近切线方向设有流线形与喷嘴流道的形状相同的槽。

6.一种基于边界层透平的太阳能有机朗肯循环热发电系统，其特征在于，该系统包括集热回路和有机朗肯循环回路；

所述集热回路至少由依次串联组成回路的太阳能集热器(1)、换热器(7)、集热回路工质循环泵(6)构成；

所述有机朗肯循环回路至少由换热器(7)、气液分离器(8)、边界层透平(2)、储液罐(5)和有机朗肯回路工质循环泵(9)构成；且换热器(7)的出口与气液分离器(8)的入口连接，气液分离器(8)的气体出口与边界层透平(2)连接后依次与储液罐(5)、有机朗肯回路工质循环泵(9)连接后，接回换热器(7)的入口，组成回路；气液分离器(8)的液体出口直接与换热器(7)的入口连接；

太阳能集热器(1)吸收太阳辐射能，将热量传递给集热器工质，使集热器工质温度升高，经过换热器(7)，将热量传递给换热器内的有机工质；从换热器(7)出口排出的低温工质再通过集热回路工质循环泵(6)回到太阳能集热器(1)继续循环；换热器(7)内的有机工质在换热器内吸热蒸发，进入气液分离器(8)，气态工质从气液分离器(8)的气体出口排出，进入边界层透平(2)膨胀做功，同时带动发电机发电，从边界层透平(2)排出的工质进入冷凝器(4)中冷凝成液态，并回收至储液罐(5)，之后通过有机朗肯回路工质循环泵(9)进入换热器(7)进行下一次循环；液态工质从气液分离器(8)的液体出口排出，直接回到换热器(7)内参与循环。

7.根据权利要求6所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述边界层透平(2)的透平转子由一组固定于转轴上的共轴平行圆盘组成，各圆盘间由间隙片隔开，整个转子密闭于腔体中；工质由腔体外的喷嘴沿近切线方向喷入转子，在圆盘间隙内呈螺旋状流动，最后从圆盘中心排气孔流出，流体利用边界层与圆盘表面的粘性切应力带动圆盘转动。

8.根据权利要求7所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述圆盘的外圈为圆环状的工作段，中心为用来与轴相连的弧形边三角形结构，且该圆环状的工作段与弧形边三角形结构之间形成三个梭状的排气孔；弧形边三角形结构向外凸出形成间隙片，凸出部位厚度为0.5～2mm。

9.根据权利要求7所述的一种基于边界层透平的太阳能朗肯循环热发电系统，其特征在于，所述腔体上沿近切线方向设有流线形与喷嘴流道的形状相同的槽。