CN109281809A - 一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统及其应用方法，旨在提供一种将太阳光热转化为蒸汽能并直接驱动水泵提灌的系统，其技术方案要点是包括：集热装置用于收集太阳能并加热传热介质；输送管道上设有循环泵，循环泵将已经通过集热装置加热的传热介质输送至蒸汽发生器，并将蒸汽发生器内已经完成热交换的传热介质输送回集热装置中；蒸汽发生器用于吸收传热介质携带的热量并将被提供的水加热成蒸汽进行输出；蓄能器用于将蒸汽发生器产生的多余蒸汽进行储存；水泵将蒸汽发生器所产生的蒸汽作为动力驱动自身运行进行提灌作业，本发明适用于太阳能利用技术领域。

Description

一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统及其应用方法
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，特指一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统及其应用方法。
背景技术
由于在贫困山区或人迹罕至的岛屿没有架设电线，人们提灌主要采用太阳能光伏发电驱动水泵进行供水，然而光伏设备的转化效率相比光热设备的转化率要低很多，光伏设备的转化效率通常为10-15％，同时光伏设备昂贵，因此综合衡量，利用光热的效率和成本比光伏设备性价比更高。
发明内容
本发明的目的是提供一种将太阳光热转化为蒸汽能并直接驱动水泵提灌的系统。
本发明的目的是这样实现的：一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：包括输送管道、热传介质、集热装置、蒸汽发生器、蓄能器和水泵；
所述集热装置用于收集太阳能并加热传热介质；
所述输送管道上设有循环泵，循环泵将已经通过集热装置加热的传热介质输送至蒸汽发生器，并将蒸汽发生器内已经完成热交换的传热介质输送回集热装置中；
所述蒸汽发生器用于吸收传热介质携带的热量并将被提供的水加热成蒸汽进行输出；
所述蓄能器用于将蒸汽发生器产生的多余蒸汽进行储存；
所述水泵将蒸汽发生器所产生的蒸汽作为动力驱动自身运行进行提灌作业。
本发明进一步设置为：所述传热介质为导热油。
本发明进一步设置为：所述集热装置为槽式太阳能集热器。
本发明进一步设置为：所述槽式太阳能集热器包括支架、反射镜面和真空集热管，真空集热管与输送管道连通，且真空集热管安装于反射镜面的聚焦线上，支架上安装有驱动反射镜面和真空集热管共同运动的追日系统。
本发明进一步设置为：所述水泵包括配汽室、汽缸和水缸，配汽室内设有分别与汽缸两端连通的第一进汽通道和第二进汽通道，配汽室内还设有进汽管，配汽室内还设有控制第一进汽通道和第二进汽通道启闭的配汽平滑阀，汽缸内设有第一活塞，水缸内设有第二活塞，第一活塞和第二活塞之间通过连杆连接。
一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌应用方法，其特征在于：通过集热装置将太阳热辐射转换为传热介质的热能，并将传热介输送至蒸汽发生器内，通过热交换的方式将传热介质的热能转化为水的热能，水被加热后形成蒸汽输出至水泵内，通过蒸汽驱动水泵抽水和出水实现提灌作业。
通过采用上述技术方案具有以下优点，通过将太阳能的光热直接转换成蒸汽能，并驱动蒸汽往复泵进行提灌作业，光热转化率高、且设备成本低，光热转化率能够达到20-30％；
通过采用导热油作为传热介质，吸热效果好，可以提高热能的转化率；
通过追日系统的安装可以实时，追踪太阳的位置，而更有效率地利用太阳能；
设备结构简易，易于安装实施应用。
附图说明
图1是本发明的整体系统的结构示意图；
图2是本发明水泵的结构示意图；
图中附图标记为：1、输送管道；2、集热装置；3、蒸汽发生器；4、蓄能器；5、水泵；11、配汽室；12、汽缸；13、水缸；14、第一进汽通道；15、第二进汽通道；16、配汽平滑阀；17、第一活塞；18、第二活塞；19、连杆。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-2：
一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：包括输送管道1、热传介质、集热装置2、蒸汽发生器3、蓄能器4和水泵5；
所述集热装置2用于收集太阳能并加热传热介质；
所述输送管道1上设有循环泵，循环泵将已经通过集热装置2加热的传热介质输送至蒸汽发生器3，并将蒸汽发生器3内已经完成热交换的传热介质输送回集热装置2中；
所述蒸汽发生器3用于吸收传热介质携带的热量并将被提供的水加热成蒸汽进行输出；
所述蓄能器4用于将蒸汽发生器3产生的多余蒸汽进行储存；
所述水泵5将蒸汽发生器3所产生的蒸汽作为动力驱动自身运行进行提灌作业。
所述传热介质为导热油。
所述集热装置2为槽式太阳能集热器。
槽式太阳能集热器包括支架、反射镜面和真空集热管，真空集热管与输送管道1连通，且真空集热管安装于反射镜面的聚焦线上，支架上安装有驱动反射镜面和真空集热管共同运动的追日系统。
采用槽式太阳能集热器可将太阳热辐射直接转换为导热油的热能，热转化效率高，追日系统在光伏发电中已经广泛应用，可实时追踪太阳的位置，而更有效率地利用太阳能。
所述水泵5包括配汽室11、汽缸12和水缸13，配汽室11内设有分别与汽缸12两端连通的第一进汽通道14和第二进汽通道15，配汽室11内还设有进汽管，配汽室11内还设有控制第一进汽通道14和第二进汽通道15启闭的配汽平滑阀16，汽缸12内设有第一活塞17，水缸13内设有第二活塞18，第一活塞17和第二活塞18之间通过连杆19连接。
利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌应用方法为：太阳的光热通过槽式太阳能集热器的聚光板聚焦，将真空加热管内的导热油加热，其加热温度可达200℃以上，加热后的导热油可沿着输送管道1流入蒸汽发生器3内，并通过蒸汽发生器3内的热交换器将水加热产生蒸汽，蒸汽输出至水泵5，水泵5可进行提灌作业；经过蒸汽发生器3以完成热交换的导热油重新泵入真空加热管内，实现循环流动；蓄能器4可将蒸汽发生器3产生的蒸汽进行储存，当蒸汽发生器3产生的蒸汽压力不足时，蓄能器4可提供蒸汽输出。
蓄能器4也可用于盛装储热材料，用于储存热能，导热油先经过蓄能器4再流向蒸汽发生器3，光热充足时，导热油的热量部分传递至储热材料内，当光热不足时，储热材料释放热量，使得导热油能够继续保持高温。
水泵5的工作原理为：蒸汽从进汽管进入配汽室11，再通过汽缸12左面的第一进汽通道14进入汽缸12，第一活塞17在蒸汽压力作用下，向右移动，废汽从汽缸12右面的排汽口排入废汽室；第一活塞17运动的同时，将与连杆19相连的第二活塞18向同一方向推动，使水缸13左边泵室真空，水通过吸水管和左边进水门被吸入左泵室。同时右边的出水门打开将水压出；第一活塞17运动到右边顶端位置时，配汽平滑阀16左移运动，将汽缸12左边的第一进汽通道14关闭，右边的第二进汽通道15打开，进入蒸汽，第一活塞17又开始左移；同时第二活塞18也开始左移，水缸13从右边吸水，从左边将水打出。通过第二活塞18随第一活塞17连续不断的往复运动，就可以不断地吸水与压出水。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：包括输送管道(1)、热传介质、集热装置(2)、蒸汽发生器(3)、蓄能器(4)和水泵(5)；
所述集热装置(2)用于收集太阳能并加热传热介质；
所述输送管道(1)上设有循环泵，循环泵将已经通过集热装置(2)加热的传热介质输送至蒸汽发生器(3)，并将蒸汽发生器(3)内已经完成热交换的传热介质输送回集热装置(2)中；
所述蒸汽发生器(3)用于吸收传热介质携带的热量并将被提供的水加热成蒸汽进行输出；
所述蓄能器(4)用于将蒸汽发生器(3)产生的多余蒸汽进行储存；
所述水泵(5)将蒸汽发生器(3)所产生的蒸汽作为动力驱动自身运行进行提灌作业。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：所述传热介质为导热油。
3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：所述集热装置(2)为槽式太阳能集热器。
4.根据权利要求3所述的一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：所述槽式太阳能集热器包括支架、反射镜面和真空集热管，真空集热管与输送管道(1)连通，且真空集热管安装于反射镜面的聚焦线上，支架上安装有驱动反射镜面和真空集热管共同运动的追日系统。
5.根据权利要求1所述的一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌系统，其特征在于：所述水泵(5)包括配汽室(11)、汽缸(12)和水缸(13)，配汽室(11)内设有分别与汽缸(12)两端连通的第一进汽通道(14)和第二进汽通道(15)，配汽室(11)内还设有进汽管，配汽室(11)内还设有控制第一进汽通道(14)和第二进汽通道(15)启闭的配汽平滑阀(16)，汽缸(12)内设有第一活塞(17)，水缸(13)内设有第二活塞(18)，第一活塞(17)和第二活塞(18)之间通过连杆(19)连接。
6.一种适用于权利要求1-5任一所述的一种利用太阳能蒸汽驱动的水泵提灌应用方法，其特征在于：通过集热装置(2)将太阳热辐射转换为传热介质的热能，并将传热介输送至蒸汽发生器(3)内，通过热交换的方式将传热介质的热能转化为水的热能，水被加热后形成蒸汽输出至水泵(5)内，通过蒸汽驱动水泵(5)抽水和出水实现提灌作业。
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