CN101054957A

CN101054957A - 太阳能动力机

Info

Publication number: CN101054957A
Application number: CNA2007100851403A
Authority: CN
Inventors: 张金祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-10-17

Abstract

太阳能动力机是在相对密闭的条件下，自动完成热媒介质的气液相互转化、自动完成热量交换、自动循环利用热媒介质，并把由反射聚光式太阳能集热器收集的热能转换成机械动能的***化装置。其产生的机械动能可用于发电或直接应用。太阳能动力机能在太阳能丰富的恶劣环境中高效利用太阳能，还能应用于建筑节能，是可再生能源生产的有效装置，它的生产成本和技术要求远低于硅晶体光伏电池，有利于普及应用和环境保护。

Description

太阳能动力机

一、技术领域

属于太阳能利用范围，也可用于地热、工业余热利用。

二、背景技术

太阳能是一种巨大且对环境无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，在因使用化石能源排放温室气体、污染环境和化石能源将要枯竭的情况下，太阳能的利用具有极其重要的意义。现在许多国家再次将目光投向了核能，但是核能的成本高，潜在的危害性大，且铀矿也是有限的。

太阳能可以说是人类的终极能源，在其利用的研究和开发上无论投入多大都是值得偿试的，现已开发利用的水力能、风能、.潮汐能、生物能、化石能源等都是太阳能的表现形式。这里所说的太阳能利用是指对太阳光能的直接利用。

目前，太阳能的转换利用方式有光—热、光—电转换和光化学转换。在光—热转换中以太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热媒空调等的应用和研究为主，都只能是一次性应用，不能作为二次能源应用和储存；在光—电转换中以光伏电池的研究和应用为主，电可转移应用，也可通过蓄电池储能和电解水生产氢能，但光伏电池的技术含量极高，生产成本也高，对太阳光的利用率不高，因此普及应用难度大。由于太阳光的能量密度小，太阳能的收集、热量的输送、储存、热交换等诸多问题有待解决，制约了太阳能热转换的利用，在德国人布凌格所著的《未来世界100种变化》中、在《魅力前沿·科学-回眸在2006》中的关于能源部分都只提及了光伏电池等内容，而没有提及光能转换成机械动能用于发电或直接应用。

三、太阳能动力机要解决的问题及技术方案

太阳能动力机要解决的问题是：在极少损耗热媒介质的前提下，将太阳能集热器加热的介质储存的热能通过类似汽轮机的装置转换成机械动能，并利用所产生的机械动能的一部分推动热媒介质的自我循环以完成热量交换、使热媒介质流向太阳能集热器被再次加热重复完成热-动转换过程，从而循环不断地输出机械动能。

具体技术方案如下：

1、制作一个与外界环境相对隔绝的密闭装置。上部呈平顶的碟状，可称为热动转换室，在其内部安装类似汽轮机的热动转换器，以及用于热量交换的环形折叠式〔“S”型〕管道；热动转换室的作用是完成热能转换成机械动能及向外输出动能、剩余热量在气液相热媒介质之间的交换、气态热媒介质经热交换和通过碟状外壳向外界散热液化以备循环利用。下部呈圆桶状，可称为储存介质室，其直径小于热动转换室，主要用于储存预置的液体热媒介质和液化后的介质以备循环利用，输送介质的管道通过储存介质室进出密闭装置。在密闭装置的外壳上安装皮带轮和齿轮传动***，使之与热动换器的动能输出端相联结，带动杠杆式压力泵将储存介质室内的介质压入循环管道***。

2、经管道将由太阳能集热器加热产生的高温高压蒸气〔假定介质为水〕由下向上导入热动转换器，高压蒸气经热动转换器的喷射口喷出，因反冲作用产生旋转动能，同时，热动换器通过皮带轮将部分动能传送到齿轮***，带动杠杆式压力泵将水压入循环管道，高压水流经热动换室与高温水蒸气进行热量交换，其后流向太阳能集热器再次被加热汽化又一次完成热动转换。由于液体汽化后体积会扩大1000倍，必有有效动能输出。

3、输送热媒介质的管道要用隔热材料处理，以减少热能在输送过程中的热量损失。

4、杠杆式压力泵的作用是在齿轮的带动下，产生高压，以确保储存介质室的液体介质被压入循环管道，完成热媒介质的循环过程。

太阳能动力机以太阳能转化而成的热能为动力，并可在无需储热介质、极大地减少热媒介质损失和自动循环利用热介质的情况下，通过热交换提高热利用效率，为在沙漠、缺水的干旱地区和在建筑节能上利用太阳能创造了条件，而且可根据需要，独立分散使用，也可集群式规模化安装。太阳能动力机的输出动能主要用于发电，供用户直接使用，也可用于蓄电池储能或电解水生产氢能；还可作为机械能直接加以应用。在太阳能的收集上，为节约材料并产生高温，宜采用反射聚光式太阳能集热器。太阳能动力机装置***是现有材料和技术的集成，其制造成本和技术要求远低于光伏电池，易于通过技术手段提高太阳能利用效率，易于生产和普及应用，而要提高光伏电池的效率，除了技术因素外，还需要跨越物理学上的限制，是极难突破的。

四、附图说明：

附图为太阳能动力机结构示意图。

1.通过轴承将热动转换器从动能输出端固定在太阳能动力机的外壳上的部件。

2.折叠式多层环形热量交换器。

3.热动转换器：为圆盘状，中心有轴，一端实心，为动能输出端；另一端中空，高温高压蒸汽由此导入；轴心有中空管道通向圆盘边缘，出口方向与圆周的切线一致，蒸汽喷射的方向统一为顺时针或逆时针方向。

4.输送经热量交换后流向太阳能集热器的高压水的管道出口。

5.输送经太阳能集热器加热产生的高温高压蒸汽的管道进入口。

6.带动杠杆式压力泵的传动***。

7.杠杆式压力泵。

五、具体实施方式：

1、由于太阳能动机能循环利用热媒介质，极大地减少了对环境的依赖程度，可以在干旱地区、沙漠化地区把太阳能利用和沙漠化治理结合起来，既可以生产清洁能源，又能减少地面蒸发的水分，有利于沙漠化治理，为居住分散的农、牧民提供便利的能源，并可把电能输送到水源丰富的地区，电解水生产氢能以解决温室气体排放和环境污染问题

2、在建筑节能中使用。屋面安装使用太阳能动力机发电，可在不消耗外加能源的情况下，给空调供电制冷，环境的总热量不会增加，且多余的电能可进入电网。

3、在各类车的车顶上安装太阳能动力机发电应用，减少石油的使用，从而减少温室气体的排放和对环境的污染。

Claims

太阳能动力机主要用于将太阳能转换成机械能，也可应用于地热、工业余热等热利用上。其技术方案为：在不损耗热媒介质的前提下，自动循环利用热媒介质，并通过热交换高效率地将太阳能转换成机械动能。属首创性的技术方案，其特征为：在相对密闭的条件下，设置热动转换器、环形多层折叠式热交换器、循环管道，以及外置杠杆式压力泵、与热动换器动能输出端和杠杆式压力泵相连的传动***；热动转换器将由太阳能集热器加热产生的高温高压蒸汽储存的热能转换成机械动能的同时，同步完成如下两个过程：1、通过传动***将部分动能传送到杠杆式压力泵，产生高压将热媒介质压入循环管道内，流经热交换器完成热交换，然后流向太阳能集热器再次被加热汽化；2、高温高压蒸汽经热动转换器的喷射口喷出后，与热交换器内的液体介质发生热交换，液体介质升温，而蒸汽降温及散热液化后储存于密闭装置的底部以备循环利用。从而达到无需储热过程和基本不损耗热媒介的条件下完成太阳能转换成机械动能的过程。