太阳能斯特林发动机的整体式加热器组件制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元；各个加热单元都包括上板和下板，在所述上板的底部和下板的顶部都分别开设有半圆形槽道，上板的半圆形槽道和下板的半圆形槽道拼接成截面呈圆形的微细通道，所述微细通道有多条，多条微细通道之间彼此并联且平行；在加热器中还设置有上联箱通道和下联箱通道，上联箱通道和下联箱通道都分别与该加热单元内的每一个微细通道相连，从而为所述微细通道提供循环流动的换热介质。

【技术实现步骤摘要】
太阳能斯特林发动机的整体式加热器组件
本专利技术涉及一种太阳能斯特林发动机用的无中心防护锥体的加热器，具体涉及一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器组件。
技术介绍
国家统计局的数据显示，从2011年起中国的一次能源消费总量已经超过美国，成为世界第一能源消费大国。这给二氧化碳减排和改善环境质量带来了极大的压力。努力发展以太阳能、风能为主的新能源产业，大力推动包括太阳热发电在内的各项新技术研发和高端产品制造，是从根本上解决能源与环境问题的关键和必由之路。以斯特林热力循环为基本工作原理的发动机称作“斯特林发动机”。和大家都熟悉的内燃机相比，因它的输入热量来自外部，故斯特林机也被称作“外燃机”。因为在外面燃烧(内燃机在气缸内燃烧)，所以它适应各种气体及液体燃料，从天然气、煤制气、液化石油气、沼气、垃圾填埋气到各种油料，甚至可以烧煤。而太阳能斯特林机以聚焦辐射方式提供高密度热量－被加热表面上的热流密度达到500～800kW/m2以上。斯特林机对环境“零污染、零排放”，而且因为采用空气冷却方式，实现了“零水耗”。这使它作为分布式发电能源，在野外无水源条件下工作时具有非常独特的优势。加热器是斯特林发动机的热量输入部件，其换热效果优劣对整机性能起关键性作用。因为必须耐高温高压，通常发动机的加热器都用密集排列的小口径高温合金钢管加工构成。介质流道内径一般在3毫米左右，属于小通道内的对流换热。整体呈圆形或碗形的加热器管组无法避免存在管间隙漏光，越靠近圆形加热器的径向外缘漏光间隙越大。而且在加热器中心部位还不得不留出一个较大的圆孔以放置并不吸热的防护头锥。这两个方面都导致加热器的有效辐射利用面积降低。此外，形状各异的吸热管成形加工工艺复杂，技术难度大，加工工时和模具费用都相当高。申请人还曾于2011年提出了一种全新的板式加热器概念，并记载在申请号为201110264925.3，名称为太阳能热气机的整体组合式吸热器的专利文献中，不过该方案主要停留在理论设想上，很多技术细节并不完善，并不足以应用实施，而且该技术方案中采用的仍然是常规的直径3mm左右孔径的换热流道，经理论计算可知该方案的热效率与现有技术中太阳能斯特林发电机的热效率基本一致，还需要进一步改进。由于上述原因，本专利技术人对现有的太阳能斯特林发动机及其加热器做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的，能够提高热效率的太阳能斯特林发动机的整体式加热器组件。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元；在所述加热单元中设置有多条截面呈圆形的微细通道，多条微细通道之间彼此并联且平行，能够最大程度增强通道内的换热，达到提高热效率的目的；另外，由于所述加热单元整体呈板状，能够充分接收太阳能，无空隙漏光，能够进一步提高所述加热器整体对太阳能的利用效率，从而完成本专利技术。具体来说，本专利技术的目的在于提供一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元，该改良扇形的圆心角为90度；其中，各个加热单元都包括上板1和下板2，在所述上板1的底部和下板2的顶部都分别开设有半圆形槽道，上板1的半圆形槽道和下板2的半圆形槽道拼接成截面呈圆形的微细通道3，所述微细通道3有多条，多条微细通道3之间彼此并联设置；优选地，所述上板1和下板2真空钎焊为一体。其中，各个加热单元中的多个微细通道3彼此平行设置。其中，所述微细通道3供高压循环工质以往复脉动的方式流动，并吸收、带走热量。其中，在所述各个加热单元内部边缘处分别设置有上联箱通道4和下联箱通道5，上联箱通道4和下联箱通道5都分别与该加热单元内的每一个微细通道3相连；优选地，上联箱通道4与回热器外壳相连；下联箱通道5与气缸外壳相连。其中，所述微细通道3的直径为0.3mm～1mm；所述上联箱通道4和下联箱通道5的当量直径为6～8mm。其中，所述上板1的厚度为2.5mm～4.0mm；所述下板2的厚度为4mm～6mm。其中，在各个加热单元中，每相邻的3～8条微细通道3为一组，每一组中的各个相邻的微细通道3之间间隙为0.4mm～1mm，相邻两组之间的间隙为2mm～3mm。其中，所述改良扇形由圆心角为30度的标准扇形和两个三角形拼接而成，其中，所述三角形都是锐角为30度的直角三角形，三角形的最长边与所述扇形的半径长度相等。其中，所述微细通道3的延伸方向与所述直角三角形的一个直角边平行。其中，所述四块加热单元拼接为一个类圆形，该类圆形与聚光太阳辐射的焦斑形状相匹配。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)根据本专利技术提供的太阳能斯特林发动机的整体式加热器中设置有直径尺寸在1mm以下的微细通道，能够最大程度强化通道内的对流换热，从而增强循环工质获取辐射得热的能力，有利于提高整机的热效率；(2)根据本专利技术提供的太阳能斯特林发动机的整体式加热器中的微细通道结构形式所占有的无益容积大大低于通常所用的管式加热器，无益容积的减小有利于提高斯特林机的压比和做功能力；(3)根据本专利技术提供的太阳能斯特林发动机的整体式加热器为整体板式加热器，各个供介质流动的管道之间的金属部分也能够吸收太阳能辐射，从而增大了太阳辐射能的吸收面积；(4)根据本专利技术提供的太阳能斯特林发动机的整体式加热器为整体板式加热器可以省略现有技术中的中心防护锥体，从而扩大了辐射热量的有效吸收面积。附图说明图1示出根据本专利技术一种优选实施方式的太阳能斯特林发动机的整体式加热器整体结构示意图；图2示出根据本专利技术一种优选实施方式的太阳能斯特林发动机的整体式加热器及其上的介质进出管结构示意图；图3示出根据本专利技术一种优选实施方式的太阳能斯特林发动机的整体式加热器中微细通道处剖视图；图4示出根据本专利技术一种优选实施方式的太阳能斯特林发动机的整体式加热器一个加热单元的轮廓形状示意图；图5示出根据本专利技术一种优选实施方式的太阳能斯特林发动机的整体式加热器布置在太阳能斯特林发动机中的结构示意图；图6示出现有技术中带有中心防护锥体的太阳能斯特林发动机整体结构示意图。附图标号说明：1-上板2-下板3-微细通道4-上联箱通道5-下联箱通道6-加热单元7-一级连接管8-二级连接管91-加热器92-外罩93-回热器94-气缸95-曲轴箱96-中心防护锥体具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。根据本专利技术提供的一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，如图1、图2、图3、图4和图5中所示，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元6，该改良扇形的圆心角为90度；其中，各个加热单元都包括上板1和下板2，在所述上板1的底部和下板2的顶部都分别开设有半圆形槽道，上板1的半圆形槽道和下板2的半圆形槽道拼接成截面呈圆形的微细通道3，所述上板1和下板2都由高温合金板制成；所述微细通道3有多条，多条微细通道3之间彼此并联设置；优选地，所述上板1和下板2真空钎焊为一体。四块相同的加热单元6经管路与斯特林本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，其特征在于，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元(6)，该改良扇形的圆心角为90度；其中，各个加热单元都包括上板(1)和下板(2)，在所述上板(1)的底部和下板(2)的顶部都分别开设有半圆形槽道，上板(1)的半圆形槽道和下板(2)的半圆形槽道拼接成截面呈圆形的微细通道(3)，所述微细通道(3)有多条，多条微细通道(3)之间彼此并联设置；优选地，所述上板(1)和下板(2)真空钎焊为一体。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能斯特林发动机的整体式加热器，其特征在于，该加热器包括四块呈改良扇形的加热单元(6)，该改良扇形的圆心角为90度；其中，各个加热单元都包括上板(1)和下板(2)，在所述上板(1)的底部和下板(2)的顶部都分别开设有半圆形槽道，上板(1)的半圆形槽道和下板(2)的半圆形槽道拼接成截面呈圆形的微细通道(3)，所述微细通道(3)有多条，多条微细通道(3)之间彼此并联设置；优选地，所述上板(1)和下板(2)真空钎焊为一体。2.根据权利要求1所述的太阳能斯特林发动机的整体式加热器，其特征在于，加热单元中的多个微细通道(3)彼此平行设置。3.根据权利要求1所述的太阳能斯特林发动机的整体式加热器，其特征在于，在所述微细通道中有以往复脉动方式流动的高压循环工质，通过该工质将上板(1)吸收的太阳能以对流形式传递走。4.根据权利要求1所述的太阳能斯特林发动机的整体式加热器，其特征在于，在所述各个加热单元内部边缘处分别设置有上联箱通道(4)和下联箱通道(5)，上联箱通道(4)和下联箱通道(5)都分别与该加热单元内的每一个微细通道(3)相连；优选地，上联箱通道(4)与回热器外壳相连；下联箱通道(5)与气缸外壳相连。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，赵镇南，
申请(专利权)人：天津绿能通汇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12