基于当地纬度倾角太阳能集热棚制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于当地纬度倾角太阳能集热棚，包括烟囱、钢制安装架、集热棚、蓄热层和格栅，太阳能烟囱发电系统安装在烟囱底部，烟囱安装在钢制安装架的顶端，且烟囱进气端与集热棚出气端通过太阳能烟囱发电系统密封连接，集热棚套在钢制安装架上，钢制安装架设置在蓄热层正上方且与蓄热层导热连接；集热棚的底端与钢制安装架的底端设有作为集热棚进气口的间隙；格栅上端与集热棚底端固定连接，格栅下端与钢制安装架的底端固定连接。本实用新型专利技术可以对进气口大小进行调控，不仅可以使集热棚内的空气有足够的加热时间，而且还可以在大风天气下保证集热棚内空气的加热，不会被风带走大量的热量。

Solar collector shed based on local latitude inclination

【技术实现步骤摘要】
基于当地纬度倾角太阳能集热棚
本技术涉及太阳能利用
具体地说是一种基于当地纬度倾角太阳能集热棚。
技术介绍
太阳能烟囱发电技术是一种真正意义上能够替代基于碳能源经济的“绿色”可持续发电技术。太阳能烟囱发电系统由集热棚、烟囱及涡轮机三部分组成。太阳能集热棚收集太阳辐射，蓄热层温度升高。蓄热层加热进入到集热棚内空气使其温度升高，密度下降。集热棚内外空气形成密度差，产生抽吸力，使得集热棚内空气向上运动，推动集热棚出口处涡轮叶片转动,带动发电机发电。该系统不依赖自然界风速，通过吸收太阳辐射形成人工气流推动涡轮机做功实现电流输出。同时，不需要阳光直射，即使阴天也可以吸收太阳光中的散射辐射，加热进入集热棚内空气。然而现有的太阳能集热棚均采用敞口式进气口，即进气口的大小根据实际情况进行调节，这就会导致集热棚内空气加热时间不够，空气温度不高，进而使集热棚内的气压与烟囱出气口之间出气压之间的差值较小，无法推动涡轮叶片转动或者涡轮叶片转动极慢，同时在遭遇风力3级以上的天气状况下，迎风面进气口会涌入大量空气并从背风面进气端吹出，进而导致集热棚内空气无法被稳定加热，进而导致利用集热棚发电的效果急剧下降。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题在于提供一种可以对进气口大小进行调控的基于当地纬度倾角太阳能集热棚，不仅可以使集热棚内的空气有足够的加热时间，而且还可以在大风天气下保证集热棚内空气的加热，不会被风带走大量的热量。为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：基于当地纬度倾角太阳能集热棚，包括烟囱、钢制安装架、集热棚、蓄热层和格栅，所述太阳能烟囱发电系统安装在所述烟囱底部，所述烟囱安装在所述钢制安装架的顶端，且所述烟囱进气端与所述集热棚出气端通过所述太阳能烟囱发电系统密封连接，所述集热棚套在所述钢制安装架上，所述钢制安装架设置在所述蓄热层正上方且与所述蓄热层导热连接；所述集热棚的底端与所述钢制安装架的底端设有作为所述集热棚进气口的间隙；所述格栅上端与所述集热棚底端固定连接，所述格栅下端与所述钢制安装架的底端固定连接，所述格栅为具有活动栅板的格栅，相邻的两个活动栅板之间的距离随着所述活动栅板的转动而变化；所述蓄热层侧壁上和底壁上均包覆有导热材料层，所述导热材料层侧壁上包覆隔热材料层；所述集热棚为锥形集热棚，呼和浩特东经110°-112°，北纬40°-41°，海拔1070m，当集热棚倾角与当地纬度相同时，太阳辐照最强，故选取集热棚倾角40°。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述活动栅板为透明板。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述集热棚为透光率为85％阳光板制集热棚。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述集热棚所用阳光板为内部空腔连通的阳光板，所述阳光板的内部空腔的进气端与气泵的出气端流体导通连接，所述气泵的进气端与二氧化碳储存器的出气端流体导通连接；所述阳光板的内部空腔的出气端与大气导通。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述钢制安装架的钢制配件上包覆有硬质铝合金层，所述硬质铝合金层外壁上包覆有硬质铝合金磨砂层。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述导热材料层内设有导热用金属网。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述太阳能烟囱发电系统包括涡轮机、连接支架、涡轮发电机和烟囱入口底座，所述太阳能烟囱发电系统安装在所述烟囱底部，所述烟囱入口底座由下圆柱筒、中间圆台筒和上圆柱筒组成，所述中间圆台筒的顶端和底端分别与所述上圆柱筒和所述下圆柱筒固定连接，并且所述中间圆台筒顶端的内径和外径均与所述上圆柱筒的内径和外径相等，所述中间圆台筒底端的内径和外径均与所述下圆柱筒的内径和外径相等；所述连接支架由电机安装圆柱筒、连接杆和搭接部组成，所述连接杆的一端与所述电机安装圆柱筒固定连接、另一端与所述搭接部固定连接且所述连接杆上开设有轴线与所述电机安装圆柱筒的轴线平行的通风孔，所述涡轮发电机安装在所述电机安装圆柱筒内，所述搭接部上设置有弧形搭接槽，所述连接支架通过所述弧形搭接槽安装在所述上圆柱筒上，所述涡轮机的轴与所述涡轮发电机的动力输入端驱动连接。上述基于当地纬度倾角太阳能集热棚，所述涡轮机的叶片为NACA2408翼型，攻角值为6-8°，最大曲面2.0％在40.6％的翼弦，直径D为0.12m；最大厚度8.01％在30.1％的翼弦；叶片翼型各剖面参数如下表所示：r/R各剖面λ来流角Φ弦长各截面处的扭角20％0.6545.6620.013531.400330％0.9834.3040.017627.119640％1.3027.0990.025122.838850％1.6322.2620.031318.558160％1.9518.8360.037714.277370％2.2816.2990.03049.996680％2.6114.3510.02105.715990％2.9312.8120.01501.4351r为剖面处翼弦长度，R为翼弦总长度。本技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：1.本技术利用格栅的活动栅板调整进气口的大小，不仅可以在静风或者微风(风力3级以下)的天气下使集热棚内的空气有足够的加热时间，以确保集热棚内空气经烟囱向上流动的流速，而且还可以在大风(风力大于3级)在保证涡轮机可以在风的推动下进行转动，同时还可以避免涡轮机在大风推动下超负荷运转。2.利用向阳光板内部空腔内充入二氧化碳气体可以减少本技术夜间使用过程中向外进行的长波热辐射，提高蓄热层所存储热量的利用率。3.利用隔热材料层可以使作为蓄热层的土体所储存的热量不向集热棚正下方以外的土体扩散，而利用导热材料层可以使集热棚正下方的蓄热层受热比较均匀，从而有利于集热棚内气体温度均衡，避免集热棚内出现涡流，影响集热棚内的热气上浮。附图说明图1为本技术基于当地纬度倾角太阳能集热棚的结构示意图；图2为本技术基于当地纬度倾角太阳能集热棚的导热材料层的结构示意图；图3本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机的叶片的结构示意图；图4本技术中烟囱入口底座的结构示意图；图5本技术中烟囱入口底座与涡轮机连接支架的结构示意图；图6本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机的涡轮机电机连接架装配图；图7本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机的涡轮机电机连接架组装图；图8本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机的涡轮发电机烟囱底座装配图；图9本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机的涡轮机发电系统测试原理图；图10本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在直流流电机下涡轮机最大输出功率曲线；图11本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在交流电机下涡轮机最大输出功率曲线；图12本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在直流电机和交流电机条件下的风速与涡轮机最大输出功率曲线；图13本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在全风速范围内涡轮机输出功率曲线图，其中风速低于2.5m/s使用交流电机，高于2.5米使用直流电机；图14本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在直流电机下涡轮机最大功率系数特性图；图15本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在交流电机下涡轮机最大功率系数特性图；图16本技术中太阳能烟囱发电系统涡轮机在直流电机和交流电机条件下的风速与涡轮机的功率系数曲线关系；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，包括烟囱(1)、钢制安装架(3)、集热棚(2)、蓄热层(4)、太阳能烟囱发电系统和格栅(5)，所述太阳能烟囱发电系统安装在所述烟囱(1)底部，所述烟囱(1)安装在所述钢制安装架(3)的顶端，且所述烟囱(1)进气端与所述集热棚(2)出气端通过所述太阳能烟囱发电系统密封连接，所述集热棚(2)套在所述钢制安装架(3)上，所述钢制安装架(3)设置在所述蓄热层(4)正上方且与所述蓄热层(4)导热连接；所述集热棚(2)的底端与所述钢制安装架(3)的底端设有作为所述集热棚(2)进气口的间隙；所述格栅(5)上端与所述集热棚(2)底端固定连接，所述格栅(5)下端与所述钢制安装架(3)的底端固定连接，所述格栅(5)为具有活动栅板的格栅，相邻的两个活动栅板之间的距离随着所述活动栅板的转动而变化；所述蓄热层(4)侧壁上和底壁上均包覆有导热材料层(9)，所述导热材料层(9)侧壁上包覆隔热材料层(8)；所述集热棚(2)为锥形集热棚，集热棚倾角40°。

【技术特征摘要】
1.基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，包括烟囱(1)、钢制安装架(3)、集热棚(2)、蓄热层(4)、太阳能烟囱发电系统和格栅(5)，所述太阳能烟囱发电系统安装在所述烟囱(1)底部，所述烟囱(1)安装在所述钢制安装架(3)的顶端，且所述烟囱(1)进气端与所述集热棚(2)出气端通过所述太阳能烟囱发电系统密封连接，所述集热棚(2)套在所述钢制安装架(3)上，所述钢制安装架(3)设置在所述蓄热层(4)正上方且与所述蓄热层(4)导热连接；所述集热棚(2)的底端与所述钢制安装架(3)的底端设有作为所述集热棚(2)进气口的间隙；所述格栅(5)上端与所述集热棚(2)底端固定连接，所述格栅(5)下端与所述钢制安装架(3)的底端固定连接，所述格栅(5)为具有活动栅板的格栅，相邻的两个活动栅板之间的距离随着所述活动栅板的转动而变化；所述蓄热层(4)侧壁上和底壁上均包覆有导热材料层(9)，所述导热材料层(9)侧壁上包覆隔热材料层(8)；所述集热棚(2)为锥形集热棚，集热棚倾角40°。2.根据权利要求1所述的基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，所述活动栅板为透明板。3.根据权利要求2所述的基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，所述集热棚(2)为透光率为85％阳光板制集热棚。4.根据权利要求3所述的基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，所述集热棚(2)所用阳光板为内部空腔连通的阳光板，所述阳光板的内部空腔的进气端与气泵(6)的出气端流体导通连接，所述气泵(6)的进气端与二氧化碳储存器(7)的出气端流体导通连接；所述阳光板的内部空腔的出气端与大气导通。5.根据权利要求1～4任一所述的基于当地纬度倾角太阳能集热棚，其特征在于，所述钢制安装架(3)的钢制配件上包覆有硬质铝合金层，所述硬质铝合金层外壁上包覆有硬质铝合金磨砂层。6.根据权利要求1～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂晶，阮强，刘佳，李耀民，田瑞，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15