[发明专利]一种太阳能斯特林发动机在审

专利信息
申请号: 202310223642.7 申请日: 2023-03-09
公开(公告)号: CN116398316A 公开(公告)日: 2023-07-07
发明(设计)人: 高晓玉;杨晓宏;柴杰;全永超 申请(专利权)人: 内蒙古工业大学
主分类号: F02G1/043 分类号: F02G1/043;F02G1/053;F02G1/055;F02G1/06
代理公司: 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人: 沈军
地址: 010051 内蒙古*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 太阳能 斯特林 发动机
【说明书】:

发明涉及发动机技术领域,提供一种太阳能斯特林发动机,包括发动机本体、保温套筒和光辐射接收器;发动机本体包括加热器、回热器、冷却器和导热壳体,加热器、回热器、冷却器在导热壳体内依次连接;保温套筒套设于导热壳体的周壁,保温套筒套的第一端露出于导热壳体的第一端;保温套筒套的第一端设有透明窗口;光辐射接收器设于导热壳体的第一端的外壁面,透明窗口和光辐射接收器之间形成保温腔。本发明可实现充分吸收光辐射,减小光线二次反射损失、辐射损失和对流传热损失,提高光热转换效率,有效增大气体工质的换热面积和平均温度,进而提高斯特林发动机的效率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域,尤其涉及一种太阳能斯特林发动机。

背景技术

当前,光热发电技术以其能够利用储量丰富、清洁、可再生的太阳能,得到广泛的推广和关注。碟式太阳能斯特林热发电技术通过碟形聚光器将太阳光线聚焦到焦斑位置的斯特林发动机接收器,斯特林发动机接收器将光能转换为高温的热能,以实现驱动斯特林发动机做功并发电,具有效率高、系统紧凑、布局灵活等优点。

斯特林发动机(Stirling Engine,SE)是一种外部供热的闭式循环往复式发动机,具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等优点,是碟式斯特林太阳能热发电当中热功转换的关键部件。斯特林发动机主要包括加热器、回热器、冷却器以及相关机械传动部件。斯特林发动机内部的工质在高温热源和低温冷源的作用下,进行周期性地膨胀和压缩,以推动活塞做功,从而将热能转换为机械能。其中,斯特林发动机内的工质通常采用氦气、氢气或空气。

碟式太阳能斯特林发电系统中,发动机接收器外表面传热方式为辐射换热,因此,发动机加热器内壁面对流换热过程是限制加热器传热性能的关键因素。高功率碟式斯特林发电系统一般采用管式加热器,并将管式加热器制造为类似盘状或圆锥形结构,以增大换热面积,充分吸收辐射光线。但是,在管径小、数量多的情况下,加热管制作及焊接工艺比较复杂,焊点容易漏气且热流分布不均,易导致加热管高温腐蚀。低功率碟式太阳能β型自由活塞斯特林发动机通常采用结构简单、辐射传热面积大的具有外露结构的接收器来吸收辐射热量。辐射吸收的热量通过导热方式依次传递到膨胀腔外壁和加热器的外壁,然后再传递到斯特林发动机内的气体工质。

然而,在实际应用中发现,在低功率型碟式太阳能β型自由活塞斯特林发电系统中,外露式接收器结构存在辐射热损、对流热损和光线二次反射损失等缺点,导致光热转化效率降低,斯特林发动机的效率降低。

发明内容

本发明提供一种太阳能斯特林发动机,用以提高斯特林发动机光热转化效率,进而有效提高斯特林发动机效率。

本发明提供一种太阳能斯特林发动机,包括:发动机本体、保温套筒和光辐射接收器;

所述发动机本体包括加热器、回热器、冷却器和导热壳体,所述加热器、所述回热器、所述冷却器分别设于所述导热壳体内,所述加热器、所述回热器和所述冷却器依次连接;

所述保温套筒套设于所述导热壳体的周壁,所述保温套筒套的第一端露出于所述导热壳体的第一端;所述保温套筒套的第一端设有透明窗口;所述光辐射接收器设于所述导热壳体的第一端的外壁面,所述透明窗口和所述光辐射接收器之间形成保温腔;

其中,聚焦的太阳光可通过所述透明窗口到达所述光辐射接收器,所述光辐射接收器用于将所述太阳光的太阳能转化为热能,所述导热壳体将所述热能传导至所述加热器,所述加热器通过对流传热方式与斯特林发动机内的气体工质进行热交换。

根据本发明提供的一种太阳能斯特林发动机,所述光辐射接收器包括多孔泡沫金属层和光吸收涂层;

所述多孔泡沫金属层设于所述导热壳体的第一端的外壁面,所述光吸收涂层设于所述多孔泡沫金属层的表面。

根据本发明提供的一种太阳能斯特林发动机,所述多孔泡沫金属层和所述导热壳体为相同的金属材料,所述多孔泡沫金属层是在所述导热壳体的外壁上采用发泡法加工而成。

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