CN107947638A - 一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器(1)、相变储热腔(2)、高温段脉动热管(3)、低温段脉动热管(4)、温差发电片(5)；相变储热腔(2)内填充有相变储热材料；高温段脉动热管(3)的蒸发端伸入相变储热材料中，其冷凝端嵌入高温导热板的槽道中；低温段脉动热管(4)的蒸发端嵌入低温导热板的槽道中，其冷凝端置于外界环境中；温差发电片(5)置于低温导热板和高温导热板之间。本发明采用双脉动热管，能够保证温差发电片两侧始终具有较高的温差，热响应快，传热效率高；利用相变储热材料存储太阳能集热器吸收的热能，储热的同时避免了温度分布不均以及热量导出时接触面积小等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，属于太阳能发电装置领域。
背景技术
太阳能温差发电具有成本低廉，结构简单，安全性高，节能减排等优势，与光伏发电相比，具有工作环境限制少，工作时间长等特点，因而具有广阔的应用前景。
现有的太阳能温差发电技术存在的问题是：太阳能集热板热能的收集传递以及将热能传递至温差发电片需要依靠泵驱动的液态传热工质，系统流动部分过多降低了系统运行的可靠性及安全性，并且通过流体传递热能具有传热效率低的缺陷。由于传热效率低，温差发电片两侧热能输入及输出相应慢，造成温差发电片两侧温差难以维持，热电转换效率低下。此外，驱动传热工质流动的泵需要额外的电能，这与太阳能温差发电的意义相悖。并且由于泵等装置的出现增加了系统的复杂性，造成维护检修繁琐，系统成本增加等缺陷。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，该发电装置具有较高的传热效率。
为实现上述目的，本发明提供一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器、相变储热腔、高温段脉动热管和低温段脉动热管、温差发电片、高温导热板和低温导热板；所述太阳能集热器覆盖在相变储热腔上；相变储热腔内填充有相变储热材料；高温段脉动热管3的蒸发端伸入相变储热材料中，其冷凝端嵌入高温导热板9的槽道中；低温段脉动热管4的蒸发端嵌入低温导热板10的槽道中，其冷凝端置于外界环境中；温差发电片5置于低温导热板10和高温导热板9之间。
本发明采用双脉动热管，能够保证温差发电片两侧始终具有较大的温差，热响应快，传热效率高，保障了温差发电片高温段热量快速的输入及低温段热量及时的导出；同时利用脉动热管传递热量，也具有结构简单、传热效率高、相比传统热量输运方式具有无需耗能的优势；因脉动热管自身具有无特定蒸发冷凝区域，因而方便排布；并且脉动热管模块化设计因而具有方便拆卸，维护的优势；利用相变储热材料存储太阳能集热器吸收的热能，储热的同时避免了温度分布不均以及热量导出时接触面积小等问题。
附图说明
图1是基于双脉动热管的太阳能温差发电装置示意图；
图2是双脉动热管及温差发电片结构示意图；
图3是图2的左视图；
图4是双脉动热管的温差发电装置多级发电及其横向排布结构示意图
图中：1、太阳能集热板，2、相变储热腔，3、高温段脉动热管，4、低温段脉动热管，5、温差发电片，6、注液口，7、卡套直通接头，8、翅片，9、高温导热板，10、低温导热板，11、隔热板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明：
如图1、图2和图3所示，一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器1、温差发电片5和高温导热板9和低温导热板10；还包括相变储热腔2、高温段脉动热管3和低温段脉动热管4；所述太阳能集热器1覆盖在相变储热腔2上；相变储热腔2内填充有相变储热材料；高温段脉动热管3的蒸发端伸入相变储热材料中，其冷凝端嵌入高温导热板9的槽道中；低温段脉动热管4的蒸发端嵌入低温导热板10，其冷凝端置于外界环境中；温差发电片5置于低温导热板10和高温导热板9之间。
所述高温段脉动热管3内工质启动温度小于或等于相变储热材料的相变温度，所述低温段脉动热管4内工质启动温度低于高温段脉动热管3内工质启动温度，且低温段脉动热管4工质启动温度高于外界环境温度。
所述的高温段脉动热管3及低温段脉动热管4安装有至少一个注液口6用以注入及调换工质。
进一步，本发明其结构为低温导热板10、温差发电片5、高温导热板9、温差发电片5、低温导热板10依次相连的多层复合结构，可以缩小设备体积，提高热量交换效率。
进一步，如图4所示，其结构为高温段脉动热管3、温差发电片5和低温段脉动热管4依次相连的多级阶梯型结构，可以提高热量利用率。
进一步，所述高温导热板9和低温导热板10设置有与高温段脉动热管3和低温段脉动热管4匹配的槽道；使得二者可以全面接触，便于导热，高温导热板9和低温导热板10内有空腔，空腔内装有导热的液体或相变储热材料。
进一步，还包括若干卡套7，所述高温段脉动热管3的蒸发端与冷凝端以及低温段脉动热管4的蒸发端与冷凝端通过卡套连接。从而实现脉动热管的模块化，方便拆分换装的目的，使温差发电装置便于维护且延长使用寿命。
进一步，为提高热交换效率，在高温段脉动热管3的蒸发端和低温段脉动热管4的冷凝端设置若干翅片8。
进一步，还包括电池储能模块，所述电池储能模块与温差发电片5相连以及，可以存储多余电量。
进一步，在所述低温导热板10不与温差发电片5相连的一侧设置有隔热板11，避免热量流失。
Claims (8)
1.一种基于双脉动热管的太阳能温差发电装置，包括太阳能集热器(1)、温差发电片(5)和高温导热板(9)和低温导热板(10)；其特征在于，还包括相变储热腔(2)、高温段脉动热管(3)和低温段脉动热管(4)；所述太阳能集热器(1)覆盖在相变储热腔(2)上；相变储热腔(2)内填充有相变储热材料；高温段脉动热管(3)的蒸发端伸入相变储热材料中，其冷凝端嵌入高温导热板(9)的槽道中；低温段脉动热管(4)的蒸发端嵌入低温导热板(10)的槽道中，其冷凝端置于外界环境中；温差发电片(5)置于低温导热板(10)和高温导热板(9)之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，其结构为低温导热板(10)、温差发电片(5)、高温导热板(9)、温差发电片(5)、低温导热板(10)依次相连的多层复合结构。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，其结构为高温段脉动热管(3)、温差发电片(5)和低温段脉动热管(4)依次相连的多级复合结构。
4.根据权利要求3所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述高温导热板(9)和低温导热板(10)内有空腔，空腔内装有导热的液体。
5.根据权利要求4所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，脉动热管还包括若干卡套，所述高温段脉动热管(3)的蒸发端与冷凝端以及低温段脉动热管(4)的蒸发端与冷凝端通过卡套连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，在高温段脉动热管(3)的蒸发端和低温段脉动热管(4)的冷凝端设置若干翅片(8)。
7.根据权利要求6所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，还包括电池储能模块，所述电池储能模块与温差发电片(5)相连。
8.根据权利要求7所述的太阳能温差发电装置，其特征在于，所述高温导热板(9)不与温差发电片(5)相连的一侧设置有隔热板(11)。
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