联接于动力发生器的 碟式阳光聚能器 本发明涉及碟式阳光聚能器与动力发生器的联接。
碟式阳光聚能器需要从地面架起,并安装得可以跟踪太阳。聚能器所捕获的太阳能不断地导向一接收点,用于比如驱动一用以发电的兰今(Rankine)循环发动机。
碟式阳光聚能器的问题之一是要找到一种适当的手段把聚集起来的太阳光线转变为有用的电能,包含以尽量减少损失的方式传输和贮存由聚集起来的太阳光线加热的介质这另一问题。
本发明特别适用于用兰金双汽循环(Rankine binary cycle)涡轮机发电。
美国专利4,103,493披露了一种太阳能兰金循环泵发动机(pum-ping engine)。阳光热量由收集器接收,而收集器并不跟踪太阳。过剩热量没有储存,因而没有试图在过剩和补缺期间之间进行均衡。
美国专利4,765,144披露了一种太阳能兰金循环泵发动机。不过,太阳能是由一具有有限尺寸的一平面收集器接收的。尽管此收集器安装在一阳光跟踪器上面,但有许多挠性流体管线往返于它和收集器之间,这些管线不能承受发动机有效运作所要求的较高的介质温度。
本发明提供了一种能量转换装置,包括:一具有焦点的碟式阳光聚能器;移动聚能器借以跟踪阳光的装置;吸收太阳能的吸收装置,所述吸收装置处于所述焦点处;一动力发生器;连接吸收装置与发生器的流体导管装置;以及在所述流体导管装置中地至少一个挠性接头。
因而导管装置可以是刚性的(除了一个或几个接头),并能够很好地承受用于本发明的较高流体温度。
其次,导管装置可以是同轴的,一根内部导管用于通向发动机的较热流体,而一外围导管用于冷却的返回流体。因此流体保持在一封闭的循环之中。
还可以设置一存储槽,包括一内部热室和一冷却外室。
各转动或挠性接头可以用一充满压力下的冷的工作流体的挠性封罩包住。
动力发生器最好是一部兰金双汽循环涡轮机。
本发明将借助于范例参照附图进一步予以说明,其中:
图1表明本发明的联接于一兰金双汽循环涡轮式动力发生器的碟式阳光聚能器;以及
图2是一热量回收管和转动式接头的剖视图。
阳光碟1是为人所熟知的聚能器,它收集光线并将其汇集到一固定安装在聚能器1焦点处的接收器2。
一兰金双汽循环动力发生器或发动机14安置在阳光碟1附近。
本发明的一种隔热正交流动热回收系统连接于接收器2与发动机14之间。
一热回收管3在其一端固定于接收器2,并在其另一(出口)端固定于一旋转接头4的一部分上。
整个旋转接头4装在一挠性封罩5里面。
旋转接头4连接于第二段热回收管6的一端。热回收管6的另一端连接于第二旋转接头7。
旋转接头7装在一挠性封罩8里面。
旋转接头7连接于第三热回收管9的一端。管9的另一(出口)端连接于第三旋转接头10。
旋转接头10装在一挠性封罩11里面。
第三旋转接头10连接于一热回收存储罐12。
一第四热回收管13把热回收存储罐12连接于兰金双汽循环涡轮机14的入口。
在操作中,接收器2盛放一种液体,由聚集于接收器上焦点的光线使之变热。受热的液体流过热回收管3、6、9和13(被隔热)的内芯管或导管20并从而(通过中间或存储装置12的内室16)流向兰金双汽循环涡轮机14的热交换装置,在那里变热的液体(或输能介质)给出其热量。
在涡轮机14以已知方式完成能量传递之后,工作流体(现已冷却)通过热回收管13的外部导管22流回热回收存储罐12。
存储罐12不仅包括内室或内芯管16,其隔热良好并装有用于涡轮机14的来自接收器2的“随时调用”的热流体,而且还具有一外室17,其装有通过热回收管13的外部导管从兰金双汽循环涡轮机14流回的可“随时调用”的已冷却流体。腔室16、17彼此之间和与周围大气之间隔热。
在热回收存储罐12(各)外室17中的已冷却液体在需要时可通过同轴热回收管9、6和3的外芯管或导管泵回至接收器2,由聚能器1重新加热,完成一次循环。
己冷却流体的流动设置(经过热回收管3、6、9和13的外芯管)可确保位于其中的热流体损失的热量大部分由返回的已冷却流体回收;其次,由于各管隔热于外界,从系统至大气的热损失减至最小。
挠性封罩5、8和11也把已冷却流体传送到外面,把热流体传送到里面,同样利用较热流体的热损失。
旋转接头4、7和10允许各管随着接收器2和聚能器1在跟踪阳光而移动时作挠性活动。
热回收存储罐12允许收集和存储来自比如说三部碟式阳光聚能器的热流体,从而系统的动力产生可在每天仅仅8小时的日照时间情况下有效地运作24小时。
本发明的主要优点和独特性能是:
(a)由于“热回收”管结构、逆流设置、以及热回收存储罐的结构,在接收器2产生的高温热量可以没有严重的热损失而予以传递、使用和储存。
(b)通过使用一种装有一或多个旋转接头的系统实现接收器2的所需活动。这些接头也与热回收系统一样地封裹起来,以尽量减少向外界的热损失。
(c)碟式阳光聚能器1与兰金双汽循环涡轮机的联接允许使用的工作流体温度范围是从80℃至400℃,使得有可能利用一或多个热源来维持动力输出。
(d)可以安装各自具有大约1兆瓦的一些可互换标准件(modularunit),并可以以组件方式扩展而形成100兆瓦或更大的设施。
(e)挠性封罩5可为旋转接头提供额外密封;挠性封罩被隔热并可用同一流体充压,并夹持/密封就位。在此实施例中,挠性封罩5中的流体压力保持稍高于热回收管3、6、9和13的外芯管中的流体压力(以防止管的任何泄漏)。
在其他各项实施例中,可以采用兰金双汽循环涡轮机以外的其他类型的涡轮机。
可以使用不同类型的隔热材料和绝热管。
可以采用旋转和挠性接头的一种或多种不同的实施方案,包括迷宫式接头以及石墨盘和轴承。