一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置制造方法及图纸

一种复合抛物面聚光发电‑相变蓄热装置，属于太阳能热利用和太阳能温差发电领域。由集热模块(由太阳能真空集热管、复合抛物面聚光器及平板微热管阵列组成)、发电模块(由平板微热管阵列及温差发电片组成)、蓄热模块(由平板微热管、换热翅片、蓄热材料及蓄热箱体组成)及冷却水管构成。平板微热管阵列组件在本发明专利技术中作为传热导体，真空管接收的热量可被平板微热管阵列迅速传输至发电模块I，与蓄热模块共同为发电模块I提供温差而产生电能；此外，蓄热模块可为发电模块II提供热源，与冷却模块共同为发电模块II提供温差并产生电能和热能。发电模块I和II所产生的电能可直接通过用电设备消耗或通过蓄电池进行储存。

A kind of compound paraboloid concentrating power generation phase change heat storage device

【技术实现步骤摘要】
一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置
本专利技术涉及一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，属于太阳能热利用及太阳能热发电领域。
技术介绍
太阳能被普遍认为是最理想的清洁可再生能用之一，利用得当可充分减少对于传统化石能用的依赖，从而减缓能源危机和我国环境污染问题。太阳能热发电技术是利用热电转化材料将太阳能作为热电材料的热源，并在热电材料另一端外置冷源而使其产生电能的一种能量转化技术，具有无机械转动部件、结构简单、体积小、制造工艺简单、运行成本低、寿命长、工作无噪音及对环境污染小等特点。另一方面，虽然热电材料的优势明显，但目前热电材料的发电效率较低，为提高其发电功率，传统温差发电装置往往选择采用聚光比较高的聚光器为温差发电片提供较高能量密度的太阳辐射，从而提高发电材料热端温度。这种作法必然会使得发电装置本体体积庞大，并且由于发电片温度较高的温度使得发电装置热损失严重，发电过程中产生的余热无法回收而直接浪费。此外，传统热发电装置仅能在存在太阳时才能为热发电材料提供热能，使得发电装置的应用受到太阳能自身特点的限制。考虑为传统太阳能热发电装置增设蓄热模块，可用于吸收温差发电片在运行过程中所产生的余热，并且在没有太阳时也可以为热发电装置提供热源。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置。该装置的集热模块采用复合抛物面聚光器和真空集热管结合的形式，在充分提高集热温度的前提下，尽量减小发电装置的体积。此外，该装置存在两个发电模块和一个蓄热模块，该蓄热模块可兼做不同热发电模块的冷源或热源，从而使得发电装置由于两个发电模块的存在，在有无太阳时均可产生电能，使发电系统不再受到太阳能自身特点的限制，延长了发电系统的使用时间。整套装置中的热量传递依托平板微热管阵列，尽量降低热能的输运损失。本专利技术的技术方案如下：一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，主要包括以下组件依次组成的结构：集热模块(1)、发电模块I(2)、蓄热模块(3)、发电模块II(4)、冷却水管(5)，发电模块I(2)和发电模块II(4)分别与储电(耗电)模块(6)连接；所述集热模块由太阳能真空集热管、复合抛物面聚光器及平板微热管阵列I组成。所述平板微热管阵列I内插入真空集热管内用于传输真空集热管收集的热能，其中平板微热管阵列I上面的一端伸出真空集热管的一端面；所述复合抛物面聚光器位于太阳能真空集热管的下面，复合抛物面聚光器的轴向长度方向与太阳能真空集热管轴向长度方向一致，复合抛物面聚光器与自身轴向方向垂直的截面为镜面对称结构，是由一段抛物线和一段圆的渐开线连接而成，圆的渐开线是以太阳能真空集热管的最低端的一点O为起点的太阳能真空集热管外圆的向两边的对称发展的两条圆的渐开线；在对称结构的一边右侧，圆的渐开线上的某一点O1开始连接一段抛物线，抛物线的另一端为B；在对称结构的左侧，圆的渐开线上的某一点O2开始连接一段抛物线，抛物线的另一端为C；O1C连线与对称轴即光轴之间的夹角θa为接收半角，且O1C连线与真空管内圆截面相切于F1，设计时选定F1为抛物面镜面O1B的焦点，抛物线顶点为O1，保证渐开线与抛物线之间光滑连接。一般情况下，接收半角θa与镜面高度H(对称结构的最低端至B或C之间的竖直距离)之间的变化十分陡峭，即θa有变化很小时，H变化很大，为经济性考虑，需将镜面高度进行截短至合理的Ht(Ht一般为小于H的某值)，即可获得实际的镜面线型。复合抛物面的内侧面为镜面。其尺寸根据所选用的真空管的直径、所需聚光比和接收半角而定。所述蓄热模块由平板微热管阵列II、换热翅片、蓄热材料及蓄热箱体组成；平板微热管阵列II中间一段位于蓄热箱体内，其中下面的一端段向下伸出蓄热箱体外，与发电模块I中的温差发电片相贴合，上面一端段向上伸出蓄热箱体外，与发电模块II中的温差发电片相贴合；换热翅片贴于蓄热箱体内平板微热管阵列II的正面和背面；蓄热材料存于蓄热箱体内与换热翅片外表面相接触；蓄热模块兼做发电模块I的冷源和发电模块II的热源；所述蓄热模块中所采用的蓄热材料可以是显热蓄热材料，也可以是潜热蓄热材料，其中以潜热蓄热材料由于相变过程中可提供较恒定的温度，因此以潜热蓄热材料更优。蓄热材料蓄热时作为发电模块I的冷源，放热时作为发电模块II的热源。所述冷却水管宜为平板型液体管道，以一种多通道扁管最优；所述发电模块I：由平板微热管阵列I、温差发电片及平板微热管阵列II依次叠合组成夹心结构；温差发电片的热端贴合平板微热管阵列I，冷端贴合平板微热管阵列II；所述的平板微热管阵列I为集热模块中伸出真空集热管的平板微热管阵列I的一端；所述的平板微热管阵列II为蓄热模块中向下伸出蓄热箱体外的平板微热管阵列II的下端；叠合的方向垂直平板微热管阵列I和平板微热管阵列II的长度方向(长度方向即伸出方向)；所述发电模块II由平板微热管阵列II、温差发电片及平板微热管阵列III依次叠合组成夹心结构；温差发电片的热端贴合平板微热管阵列III，冷端贴合平板微热管阵列II，所述的平板微热管阵列II为蓄热模块中向上伸出蓄热箱体外的平板微热管阵列II的上端；叠合的方向垂直平板微热管阵列III和平板微热管阵列II的长度方向(长度方向即伸出方向)；平板微热管阵列III一端组成发电模块II，另一端伸入到冷却水管中。所述发电模块I、蓄热模块、发电模块II、冷却水管外表面设置保温材料，其厚度应根据其热性能和价格综合确定。所述一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，在有阳光时可不开启冷却水管，使蓄热模块进行蓄热及发电模块I进行发电；有阳光时也可开启冷却水管，使蓄热模块进行蓄热，并使得发电模块I和发电模块II同时在温差作用下产生电能。所述一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，在吸收太阳能时，宜根据当地纬度加减5°朝南放置。所述的蓄热箱体应在底板与顶板加工有定位和安装平板微热管阵列的矩形通孔，平板微热管阵列由蓄热箱体上下各伸出一定长度，安装时，通孔部位用橡胶圈挤压密封，并涂抹密封胶用以防止储热材料泄漏。所述平板微热管阵列为金属铝一次性挤压成型，内部两个或两个以上并列的微型热管，所述各微型热管内壁均设有微翅片，相邻微翅片间形成微型槽道结构。所述平板微热管阵列的微型通道橫截面形状可为矩形或圆形，所述微型通道的当量直径为1-5mm。所述微型热管内部采用抽真空灌装工质(如R141b)并密封封装。在实际应用中所述的集热模块(1)、发电模块I(2)、蓄热模块(3)、发电模块II(4)、冷却水管(5)组成一体化结构，多个一体化结构并列组合成组合装置。本专利技术的技术效果：本专利技术利用复合抛物面聚光器优良的聚光效果，增加了真空集热管的集热温度，在较低聚光比和较小体积的聚光器的前提下，充分提高了发电装置的发电效率。此外，该装置存在两个发电模块和一个蓄热模块，该蓄热模块可用于吸收发电模块在发电过程中产生的过剩能量并兼做不同热发电模块的冷源或热源，从而使得发电装置由于两个发电模块的存在，在有无太本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，其特征在于，主要包括以下组件依次组成的结构：集热模块(1)、发电模块I(2)、蓄热模块(3)、发电模块II(4)、冷却水管(5)，发电模块I(2)和发电模块II(4)分别与储电(耗电)模块(6)连接；/n所述集热模块由太阳能真空集热管、复合抛物面聚光器及平板微热管阵列I组成；/n所述平板微热管阵列I内插入真空集热管内用于传输真空集热管收集的热能，其中平板微热管阵列I上面的一端伸出真空集热管的一端面；/n所述复合抛物面聚光器位于太阳能真空集热管的下面，复合抛物面聚光器的轴向长度方向与太阳能真空集热管轴向长度方向一致，复合抛物面聚光器与自身轴向方向垂直的截面为镜面对称结构，是由一段抛物线和一段圆的渐开线连接而成，圆的渐开线是以太阳能真空集热管的最低端的一点O为起点的太阳能真空集热管外圆的向两边的对称发展的两条圆的渐开线；在对称结构的一边右侧，圆的渐开线上的某一点O

【技术特征摘要】
1.一种复合抛物面聚光发电-相变蓄热装置，其特征在于，主要包括以下组件依次组成的结构：集热模块(1)、发电模块I(2)、蓄热模块(3)、发电模块II(4)、冷却水管(5)，发电模块I(2)和发电模块II(4)分别与储电(耗电)模块(6)连接；
所述集热模块由太阳能真空集热管、复合抛物面聚光器及平板微热管阵列I组成；
所述平板微热管阵列I内插入真空集热管内用于传输真空集热管收集的热能，其中平板微热管阵列I上面的一端伸出真空集热管的一端面；
所述复合抛物面聚光器位于太阳能真空集热管的下面，复合抛物面聚光器的轴向长度方向与太阳能真空集热管轴向长度方向一致，复合抛物面聚光器与自身轴向方向垂直的截面为镜面对称结构，是由一段抛物线和一段圆的渐开线连接而成，圆的渐开线是以太阳能真空集热管的最低端的一点O为起点的太阳能真空集热管外圆的向两边的对称发展的两条圆的渐开线；在对称结构的一边右侧，圆的渐开线上的某一点O1开始连接一段抛物线，抛物线的另一端为B；在对称结构的左侧，圆的渐开线上的某一点O2开始连接一段抛物线，抛物线的另一端为C；O1C连线与对称轴即光轴之间的夹角θa为接收半角，且O1C连线与真空管内圆截面相切于F1，设计时选定F1为抛物面镜面O1B的焦点，抛物线顶点为O1，保证渐开线与抛物线之间光滑连接；复合抛物面的内侧面为镜面；
所述蓄热模块由平板微热管阵列II、换热翅片、蓄热材料及蓄热箱体组成；平板微热管阵列II中间一段位于蓄热箱体内，其中下面的一端段向下伸出蓄热箱体外，与发电模块I中的温差发电片相贴合，上面一端段向上伸出蓄热箱体外，与发电模块II中的温差发电片相贴合；换热翅片贴于蓄热箱体内平板微热管阵列II的正面和背面；蓄热材料存于蓄热箱体内与换热翅片外表面相接触；蓄热模块兼做发电模块I的冷源和发电模块II的热源；
所述蓄热模块中所采用的蓄热材料可以是显热蓄热材料，也可以是潜热蓄热材料；
所述发电模块I：由平板微热管阵列I、温差发电片及平板微热管阵列II依次叠合组成夹心结构；温差发电片的热端贴合平板微热管阵列I，冷端贴合平板微热管阵列II；所述的平板微热管阵列I为集热模块中伸出真空集热管的平板微热管阵列I的一端；所述的平板微热管阵列II为蓄热模块中向下伸出蓄热箱体外的平板微热管阵列II的下端；叠合的方向垂直平板微热管阵列I和平板微热管阵列II的长度方向，长度方向即伸出方向；
所述发电模块II由平板微热管阵列II、温差发电片及平板微热管阵列III依次叠合组成夹心结构；温差发电片的热端贴合平板微热管阵列III，冷端贴合平板微热管阵列II，所述的平板微热管阵列II为蓄热模块中向上伸出蓄热箱体外的平板微热管阵列II的上端；叠合的方向垂直平板微热管阵列III...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁彦华，王泽宇，赵耀华，梁林，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11