CN108448942B - 一种低温环境日照取热发电装置 - Google Patents

Abstract

一种低温环境日照取热发电装置，涉及一种电力在线监测装置的供电技术，为了解决现有的取热发电装置应用范围受限并且吸热效率低的问题。本发明的集热管为双层透明管，双层透明管之间抽真空，集热管的顶端开口，底端封闭；发电片为温差发电片；该发电片设置在集热管的中部；发电片夹持在热端散热器和冷端散热器之间；冷端隔热片的底端固定在冷端散热器上，冷端隔热片的顶端延伸至集热管的开口端处，冷端隔热片的两个侧壁均与集热管的内壁充分接触；热端隔热片的顶端固定在热端散热器上，热端隔热片的底端向着集热管底端延伸并与集热管底端保持一定距离，热端隔热片的两个侧壁均与集热管的内壁充分接触。有益效果为应用范围广泛，吸热效率高。

Description

一种低温环境日照取热发电装置

技术领域

本发明涉及一种电力在线监测装置的供电技术。

背景技术

电力在线监测装置往往安装在野外输电线路铁塔上；在野外这些铁塔难以提供适合监测设备需要的低压电力。通常主要采用风力发电、太阳能电池板等提供需要的电力，但是由于风力发电机需要旋转机械部件，在低温环境轴承、发电机等部件受到低温的影响，在润滑、抗磨损方面性能劣化严重，难以可靠运行。而太阳能发电受到低温、覆雪、覆冰等自然环境因素影响，一方面半导体材料的寿命降低，另一方面覆雪后的太阳能板无法工作难以提供可靠而持续的电力供应。因此，现有的方法难以对在线监测装置提供可靠而持续的电源，这个问题已经成为制约电力在线监测装置应用的主要瓶颈，亟待解决。

目前，相关专利有CN 1038 3681 3 B。该专利“双真空内冷凝式发电制热太阳能集热管”提出了包括设置在太阳能热水器的联集箱下方的真空管，真空管一端封闭，另一端设有开口，且其管壁内设有封闭的真空夹层，所述真空管的开口端外部设有嵌套在联集箱底部的散热端，真空管的开口端内部依次设有温差发电片和金属冷凝端，所述金属冷凝端的外缘与真空管的内壁熔封连接，使真空管管内形成封闭的真空腔室，金属管冷凝端的端部伸入到真空管内部且与其内壁不接触，所述温差发电片的两个输出电机引出真空管，且不破坏真空夹层的封闭结构，所述真空腔室内设有传热工质。此发明的温差发电片产生电压。

该发明提出的方法通过真空管内部的储存的日照热量产生的高温和水箱内的温度差，利用温差发电片在温差存在的情况下进行发电。这种方法主要存在以下弊端：一是当水箱内的水逐渐加热后，水箱内和真空管内的温度差就会降低。由于温差发电片的产生的电势差与温度差正相关，温度差下降会造成发电片的发电功率降低。二是该方法需要用到冷却水，在低温户外条件下有可能因水凝冻而损害设备。并且水会经过一段时间的蒸发逐渐减小，在低温户外使用时需要不断补充水，造成维护的困难。三是真空管内的气流无法形成对流，热量传导至温差发电片的效率较低。

相关专利CN 1040 0967 3 B“一种森林环境监测传感器供电装置”，该装置包括包括散热气流管、散热片、温差发电片、全玻璃真空太阳能集热管、导热片和电能收集模块，该供电装置主要用于林区地面使用。散热气流管埋在土壤内，为两端开口的通管。一端流入空气，另一端斜对散热片。利用全玻璃真空太阳能集热管收集太阳能热量然后传到给温差发电片。然后利用散热气流管给温差发电片的散热片散热，进而利用温差发电片的温差进行发电。

该发明利用土壤下的低温冷却冷却空气，然后给散热片降温。主要存在以下弊端：一是全套装置安装在地面上，受土壤结构的影响，散热气流管极易在土壤的压迫下碎裂。二是散热气流管依靠口部的散热片加热引起对流，由于散热片面积较小，地面的气体温度过低，对流效果不佳。三是该装置必须依靠土壤降温，应用只能放置在地面，应用范围较窄，且容易受到地面动物和人工活动影响而损坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的取热发电装置应用范围受限并且吸热效率低的问题，提出了一种低温环境日照取热发电装置。

本发明所述的一种低温环境日照取热发电装置包括冷端隔热片、冷端散热器、发电片、热端散热器、热端隔热片和集热管；

所述集热管为双层透明管，双层透明管之间抽真空，集热管的顶端开口，底端封闭；

所述发电片为温差发电片；该发电片设置在集热管的中部；

发电片夹持在热端散热器和冷端散热器之间；

所述冷端隔热片的底端固定在冷端散热器上，冷端隔热片的顶端延伸至集热管的开口端处，冷端隔热片的两个侧壁均与集热管的内壁充分接触；

所述热端隔热片的顶端固定在热端散热器上，热端隔热片的底端向着集热管底端延伸并与集热管底端保持一定距离，热端隔热片的两个侧壁均与集热管的内壁充分接触。

本发明的工作原理为：在阳光照射下，集热管内部面向太阳的部分温度升高，由于热端隔热片的隔温作用，而集热管内部背向太阳的部分没有阳光照射，背向太阳侧温度不变；并且热端隔热片顶部和热端隔热片的底部均没有阻挡空气流动，因此，在热端隔热片的正面和热端隔热片背面形成了气流对流，其中，热端隔热片的正面是指太阳面向热端隔热片的一面，热端隔热片的背面是指太阳背向热端隔热片的一面；气流从热端隔热片面向太阳侧上升，并上升至顶端的热端散热器，通过热端散热器使得发电片的另一面温度升高，然后从热端隔热片背向太阳一侧下降至底部，从底部返回热端隔热片面向太阳侧，形成循环。而冷端散热器侧，同样设置有冷端隔热片；不同的是从冷端散热器的面向太阳侧的空气被冷端散热器和太阳加热后冷端隔热片的向阳面上升，吹出集热管的开口；而冷端隔热片背向太阳侧吸入外部冷空气，经冷端隔热片的背向太阳侧下降，补充被加热后流出的空气，并同时给冷端散热器降温；进而通过发电片的两个面的温度差产生电能。

本发明的有益效果是通过空气来降温，对于户外使用方便，人工维护工作量小；本发明提出了利用隔热板来阻挡太阳和温度传递，形成了热端和冷端两个对流；热端的对流能够较好地将整个加热部分的热空气输送至热端散热器，对热的利用率高；而冷端利用对流能够吸入外部的冷空气，形成连续气流对冷端散热器进行降温；所受到到太阳能只用来将热空气带走，不会加热冷端散热器，散热效果好；通过本发明，改进了利用水来降温，造成维护困难的问题；并且通过不断的吸入冷空气，改进了利用热水降温效率低的问题。改进了利用土壤降温冷空气供给效率低，并且容易受到损坏的问题；并且由于不用依靠土壤，因而布置方便，具有了便于在铁塔上使用的优点；另外由于集热管可以在高处竖直放置，吸热面积远大于斜放置在地面上的集热管。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种低温环境日照取热发电装置的结构示意图；

图2为具体实施方式一中冷端隔热片的结构示意图；

图3为具体实施方式三中冷端散热器的结构示意图；

图4为具体实施方式四中热端散热器的结构示意图；

图5为具体实施方式五中热端隔热片与固定销的位置结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种低温环境日照取热发电装置包括冷端隔热片1、冷端散热器2、发电片3、热端散热器4、热端隔热片5和集热管6；

所述集热管6为双层透明管，双层透明管之间抽真空，集热管6的顶端开口，底端封闭；

所述发电片3为温差发电片；通过发电片3的两个面的温度差产生电能；该发电片3设置在集热管6的中部；

发电片3夹持在热端散热器4和冷端散热器2之间；

所述冷端隔热片1的底端固定在冷端散热器2上，冷端隔热片1的顶端延伸至集热管6的开口端处，冷端隔热片1的两个侧壁均与集热管6的内壁充分接触；

所述热端隔热片5的顶端固定在热端散热器4上，热端隔热片5的底端向着集热管6底端延伸并与集热管6底端保持一定距离，热端隔热片5的两个侧壁均与集热管6的内壁充分接触。

在本实施方式中，集热管6为圆柱体；在阳光照射下，集热管6内部面向太阳的部分温度升高，由于热端隔热片5的隔温作用，而集热管6内部背向太阳的部分没有阳光照射，背向太阳侧温度不变；并且热端隔热片5顶部和热端隔热片5的底部均没有阻挡空气流动，因此，在热端隔热片5的正面和热端隔热片5背面形成了气流对流，其中，热端隔热片5的正面是指太阳面向热端隔热片5的一面，热端隔热片5的背面是指太阳背向热端隔热片5的一面；气流从热端隔热片5面向太阳侧上升，并上升至顶端的热端散热器4，通过热端散热器4使得发电片3的另一面温度升高，然后从热端隔热片5背向太阳一侧下降至底部，从底部返回热端隔热片5面向太阳侧，形成循环。而冷端散热器2侧，同样设置有冷端隔热片1；不同的是从冷端散热器2的面向太阳侧的空气被冷端散热器2和太阳加热后冷端隔热片1的向阳面上升，吹出集热管6的开口；而冷端隔热片1背向太阳侧吸入外部冷空气，经冷端隔热片1的背向太阳侧下降，补充被加热后流出的空气，并同时给冷端散热器2降温；使得发电片3的两个面产生温差，进而产生电能。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种低温环境日照取热发电装置进一步限定，在本实施方式中，集热管6为双层玻璃管。

在本实施方式中，玻璃材质的通光率较高，因此有利于提高发电片3的发电率。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种低温环境日照取热发电装置进一步限定，在本实施方式中，冷端散热器2包括多个冷端散热片2-1、冷端导热片2-2和冷端导热盘2-3；

所述冷端导热盘2-3为圆盘形，冷端导热盘2-3的直径与集热管6内壁的直径相同；

所述多个冷端散热片2-1等间距的平行设置，并且多个冷端散热片2-1的一端同时固定在冷端导热盘2-3的顶面上；

所述冷端导热片2-2的一端固定在冷端导热盘2-3的底面上，并且冷端导热片2-2所在的平面与冷端散热片2-1所在的平面相互垂直；

冷端导热片2-2用于夹持发电片3；

所述冷端隔热片1的底端固定在多个冷端散热片2-1上。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种低温环境日照取热发电装置进一步限定，在本实施方式中，热端散热器4包括多个热端散热片4-1、热端导热片4-2和热端导热盘4-3；

所述热端导热盘4-3为圆盘形，热端导热盘4-3的直径与集热管6内壁的直径相同；

所述多个热端散热片4-1等间距的平行设置，并且多个热端散热片4-1的一端同时固定在热端导热盘4-3的底面上；

所述热端导热片4-2的一端固定在热端导热盘4-3的顶面上，并且热端导热片4-2所在的平面与热端散热片4-1所在的平面相互垂直；

热端导热片4-2用于夹持发电片3。

在本实施方式中，热端导热片4-2与发电片3的另一个面接触，热端导热片4-2具有固定发电片3和传递集热管6收集的热量。

具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的一种低温环境日照取热发电装置进一步限定，在本实施方式中，还包括固定销6；所述多个热端散热片4-1上分别设有固定销孔4-4；

所述固定销6设置在热端隔热片5的顶端，并且固定销6依次穿过多个固定销孔4-4将热端隔热片5的顶端固定在多个热端散热片4-1上。

Claims (4)

1.一种低温环境日照取热发电装置，包括冷端隔热片(1)、冷端散热器(2)、发电片(3)、热端散热器(4)、热端隔热片(5)和集热管(6)；

所述集热管(6)为双层透明管，双层透明管之间抽真空，集热管(6)的顶端开口，底端封闭；

所述发电片(3)为温差发电片；该发电片(3)设置在集热管(6)的中部；

发电片(3)夹持在热端散热器(4)和冷端散热器(2)之间；

所述冷端隔热片(1)的底端固定在冷端散热器(2)上，冷端隔热片(1)的顶端延伸至集热管(6)的开口端处，冷端隔热片(1)的两个侧壁均与集热管(6)的内壁充分接触；

所述热端隔热片(5)的顶端固定在热端散热器(4)上，热端隔热片(5)的底端向着集热管(6)底端延伸并与集热管(6)底端保持一定距离，热端隔热片(5)的两个侧壁均与集热管(6)的内壁充分接触；

其特征在于，冷端散热器(2)包括多个冷端散热片(2-1)、冷端导热片(2-2)和冷端导热盘(2-3)；

所述冷端导热盘(2-3)为圆盘形，冷端导热盘(2-3)的直径与集热管(6)内壁的直径相同；

所述多个冷端散热片(2-1)等间距的平行设置，并且多个冷端散热片(2-1)的一端同时固定在冷端导热盘(2-3)的顶面上；

所述冷端导热片(2-2)的一端固定在冷端导热盘(2-3)的底面上，并且冷端导热片(2-2)所在的平面与冷端散热片(2-1)所在的平面相互垂直；

冷端导热片(2-2)用于夹持发电片(3)；

所述冷端隔热片(1)的底端固定在多个冷端散热片(2-1)上。

2.根据权利要求1所述的一种低温环境日照取热发电装置，其特征在于，集热管(6)为双层玻璃管。

3.根据权利要求1所述的一种低温环境日照取热发电装置，其特征在于，热端散热器(4)包括多个热端散热片(4-1)、热端导热片(4-2)和热端导热盘(4-3)；

所述热端导热盘(4-3)为圆盘形，热端导热盘(4-3)的直径与集热管(6)内壁的直径相同；

所述多个热端散热片(4-1)等间距的平行设置，并且多个热端散热片(4-1)的一端同时固定在热端导热盘(4-3)的底面上；

所述热端导热片(4-2)的一端固定在热端导热盘(4-3)的顶面上，并且热端导热片(4-2)所在的平面与热端散热片(4-1)所在的平面相互垂直；

热端导热片(4-2)用于夹持发电片(3)。

4.根据权利要求3所述的一种低温环境日照取热发电装置，其特征在于，还包括固定销(6)；所述多个热端散热片(4-1)上分别设有固定销孔(4-4)；

所述固定销(6)设置在热端隔热片(5)的顶端，并且固定销(6)依次穿过多个固定销孔(4-4)将热端隔热片(5)的顶端固定在多个热端散热片(4-1)上。