RU2715356C1 - Universal solar thermal power plant - Google Patents

Universal solar thermal power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2715356C1
RU2715356C1 RU2019121274A RU2019121274A RU2715356C1 RU 2715356 C1 RU2715356 C1 RU 2715356C1 RU 2019121274 A RU2019121274 A RU 2019121274A RU 2019121274 A RU2019121274 A RU 2019121274A RU 2715356 C1 RU2715356 C1 RU 2715356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
working fluid
housing
rectangular
power plant
Prior art date
Application number
RU2019121274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Ежов
Сергей Геннадьевич Емельянов
Олег Гурьевич Добросердов
Алексей Петрович Бурцев
Алексей Николаевич Горлов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2019121274A priority Critical patent/RU2715356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715356C1 publication Critical patent/RU2715356C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/30Thermophotovoltaic systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/14Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: thermoelectric-power industry.
SUBSTANCE: invention relates to heat and power engineering and can be used for utilization of thermal energy of natural sources, namely for direct transformation of solar energy into electric energy under different conditions. Solar thermal power plant comprises a rectangular plane assembled of rectangular sections, each of which is a photo-heat-tube-thermoelectric transducer coated with a waterproofing film, inside which there is a photocell connected by its rear side to a heat-pipe heat exchanger made in the form of a rectangular housing, the cover and bottom of which are coated from the inside with a grate made of strips of capillary material, partially filled with working fluid, in cavity of grate housing, covers and bottom are interconnected by vertical wicks also partially filled with working fluid and coated with cylindrical casings with triangular slots made on their upper and lower ends and attached to cover and bottom of housing.
EFFECT: invention provides efficiency of universal solar thermal power plant.
1 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации тепловой энергии природных источников, а именно, для прямой трансформации солнечной энергии в электрическую в различных условиях.The present invention relates to a power system and can be used to utilize the thermal energy of natural sources, namely, for direct transformation of solar energy into electrical energy in various conditions.

Известна теплотрубная гелиотермоэлектростанция, включающая поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, выполненной из материала с высокой тепловодностью и покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта решеткой, выполненной из полос пористого материала, при этом отверстие поддона соединено с верхним торцом вертикальной трубы, нижний торец которой заглушен, выполненной из материала с высокой тепловодностью, погруженной в грунт на глубину Н, в центре которой помещена подъемная труба, заполненная вышеупомянутым пористым материалом, верхний и нижний торцы подъемной трубы отступают от нижнего торца вертикальной трубы и внутренней поверхности крышки поддона на расстояние ∆, образуя щели, пространство которых также заполнено пористым материалом, соприкасающимся с нижним торцом внизу и решеткой верхней крышки вверху, причем стенка вертикальной трубы выполнена с вертикальными гофрами, внутри каждого гофра размещены вертикальные пазы длиной L, в каждый из которых вставлен вертикальный термоэлектрический преобразователь, выполненный из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 900 а сами проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды, нижние крайние проволочные отрезки каждой пары П–образных рядов термоэлектрических преобразователей, соединены между собой перемычками, сверху каждая пара П–образных рядов, соединены между собой через электрические конденсаторы, первый и последний из которых и фотоэлементы соединены с выходными коллекторами, накопительным блоком и потребителем [Патент РФ №2630363, МПК E 04 C2/26, 2017].A heat pipe solar thermal power plant is known, including a pallet with an opening in the bottom, closed on top by a lid made of a material with high thermal conductivity and coated with photocells, the inner side of which is covered with a grid made of strips of porous material, while the opening of the pallet is connected to the upper end of the vertical pipe, the lower end which is plugged, made of material with high thermal conductivity, immersed in soil to a depth of H, in the center of which a lifting pipe is placed, filled with the aforementioned of porous material, the upper and lower ends of the riser pipe recede from the lower end of the vertical pipe and the inner surface of the pallet cover by a distance Δ, forming gaps, the space of which is also filled with porous material in contact with the lower end and the lattice of the upper cover at the top, and the wall of the vertical pipe is made with vertical corrugations, inside each corrugation there are vertical grooves of length L, each of which has a vertical thermoelectric transducer made of dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which there is a contour reinforcement consisting of thermionic elements, which are paired wire segments made of different metals M1 and M2, soldered at the ends between themselves so that their junctions are bent at an angle of 90 0 the wire segments are parallel to each other, forming U-shaped rows, the lower extreme wire segments of each pair of U-shaped rows of thermoelectric converters are interconnected by jumpers, each on top a pair of U-shaped rows, are interconnected electrically through the capacitors, the first and the last of which and the photocells are connected to output collectors, storage unit and the consumer [RF patent №2630363, IPC E 04 C2 / 26, 2017].

Основными недостатками известной теплотрубной гелиотермоэлектростанции являются ее жесткая привязка к определенному участку местности, что резко ограничивает диапазон ее использования и снижает эффективность.The main disadvantages of the well-known heat pipe solar thermal power station are its tight binding to a specific area, which sharply limits the range of its use and reduces efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является походная гелиотермоэлектростанция, включающая ковер (плоскость), собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлемент, присоединенный своей тыльной стороной к наружной стороне корпуса термоэлектрического преобразователя, выполненного из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, в массиве которого помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов, представляющих собой парные проволочные отрезки, выполненные из разных металлов М1 и М2, спаянные на концах между собой таким образом, что их спаи согнуты под углом 900 и располагаются вблизи наружной поверхности корпуса термоэлектрического преобразователя параллельно ей, не касаясь ее, а сами парные проволочные отрезки расположены параллельно друг другу, образуя П–образные ряды, крайние проволочные отрезки крайних П–образных рядов термоэлектрических преобразователей и фотоэлементы через свои клеммы в каждом вертикальном ряду фототермоэлектрических преобразователей ковра соединены между собой последовательно через электрические конденсаторы, перемычки с выходными коллекторами, выходные клеммы которых, в свою очередь, соединены с накопительным блоком [Патент РФ №2622425, МПК E 04 C2/26, 2017].Closer to the proposed invention is a marching solar thermal power station comprising a carpet (plane) assembled from rectangular sections, each of which is a photothermal converter coated with a waterproofing film, inside which a solar cell is placed attached with its back to the outer side of the thermoelectric converter housing made of a dielectric material with high thermal conductivity, in the array of which contour reinforcement is placed, consisting of thermionic elements representing paired wire segments made of different metals M1 and M2 are soldered at the ends together so that their junctions are bent at an angle of 90 0 and are located near the outer surface of the housing of the thermoelectric transducer parallel to it, without touching it, and the pair of wire segments themselves are parallel to each other, forming U-shaped rows, extreme wire segments of the extreme U-shaped rows of thermoelectric converters and photocells through their terminals in each vertical row of carpet photothermoelectric converters are interconnected in series through electric capacitors, jumpers with output collectors, the output terminals of which, in turn, are connected to the storage unit [RF Patent No. 2622425, IPC E 04 C2 / 26, 2017].

Основным недостатком известной походной гелиотермоэлектростанции является невозможность использования тепла, выделяющегося из фотоэлементов при генерации электричества, что снижает ее эффективность.The main disadvantage of the known camp solar thermal power station is the inability to use the heat generated from the solar cells when generating electricity, which reduces its effectiveness.

Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение эффективности универсальной гелиотермоэлектростанции.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the universal solar thermal power station.

Технический результат достигается универсальной гелиотермоэлектростанцией, содержащей прямоугольную плоскость, собранную из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототеплотрубнотермоэлектрический преобразователь, покрытый гидроизоляционной пленкой, внутри которой помещены фотоэлемент, соединенный перемычками с коллекторами одноименных зарядов и присоединенный своей тыльной стороной к теплотрубному теплообменнику, выполненному в форме прямоугольного корпуса, крышка и днище которого покрыты изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, частично заполненного рабочей жидкостью, в полости корпуса решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, также частично заполненными рабочей жидкостью и покрытыми цилиндрическим кожухами с треугольными прорезями на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса, причем внутренняя поверхность крышки и днища корпуса теплотрубного теплообменника, покрытые решеткой, составляют зоны испарения и конденсации, соответственно, а фитили образуют зону транспорта, к наружной стороне днища теплотрубного теплообменника примыкают плоские термоэлектрические преобразователи, к внешней стороне которых прижаты радиаторы, перемычки с коллекторами одноименных зарядов плоских термоэлектрических преобразователей и фотоэлементов, в свою очередь, соединены с накопительным блоком.The technical result is achieved by a universal heliothermal power plant containing a rectangular plane assembled from rectangular sections, each of which is a phototeplotrubnothermoelectric transducer coated with a waterproofing film, inside of which there is a photocell connected by jumpers to collectors of the same charges and connected with its back to a heatpipe heat exchanger made rectangular housing, the cover and the bottom of which are covered inside the grilles th, made of strips of capillary material partially filled with working fluid, in the cavity of the casing of the grill, the lids and bottoms are interconnected by vertical wicks, also partially filled with working fluid and covered with cylindrical casings with triangular slots on their upper and lower ends and attached to the lid and bottom casing, the inner surface of the lid and the bottom of the casing of the heat pipe heat exchanger, covered with a grid, constitute the zone of evaporation and condensation, respectively, and the wicks form a zone transport, flat thermoelectric converters are adjacent to the outside of the bottom of the heatpipe heat exchanger, radiators are pressed to the outside of the heaters, jumpers with collectors of the same charges of flat thermoelectric converters and photocells, in turn, are connected to the storage unit.

На фиг. 1–7 представлена универсальная гелиотермоэлектростанция (УГТЭС): на фиг. 1, 2 – общий вид и разрез УГТЭС; на фиг. 3,4 – фототеплотрубнотермоэлектрический преобразователь (ФТТТЭП) и его разрез; на фиг. 5–7 – основные узлы ФТТТЭП.In FIG. 1–7, a universal heliothermoelectric power station (UGTES) is presented: in FIG. 1, 2 - general view and section of the UGTES; in FIG. 3.4 - phototeplotrubnothermoelectric transducer (FTTTEP) and its section; in FIG. 5–7 - the main nodes of FTTTEP.

Предлагаемая универсальная гелиотермоэлектростанция (УГТЭС) содержит плоскость 1, собранную из прямоугольных секций, каждая из которых представляет собой фототеплотрубнотермоэлектрический преобразователь (ФТТТЭП) 2, покрытый гидроизоляционной пленкой 3, внутри которой помещены фотоэлемент 4, соединенный перемычками 5 с коллекторами одноименных зарядов 6, 7 и присоединенный своей тыльной стороной к теплотрубному теплообменнику (ТТТО) 8, выполненному в форме прямоугольного корпуса 9, крышка и днище которого покрыты изнутри решеткой 10, выполненной из полос капиллярного материала, частично заполненного рабочей жидкостью, в полости корпуса 9 решетки 10 крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями 11, также частично заполненными рабочей жидкостью и покрытыми цилиндрическим кожухами 12 с треугольными прорезями на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса 9, причем внутренняя поверхность крышки и днища корпуса 9, покрытые решеткой 10, составляют зоны испарения и конденсации 13 и 14, соответственно, а фитили 11 образуют зону транспорта 15, к наружной стороне днища ТТТО 8 примыкают плоские термоэлектрические преобразователи (ПТЭП) 16 (например, элементы Пелтье), к внешней стороне которых прижаты радиаторы 17, перемычки 5 с коллекторами одноименных зарядов 6, 7 термоэлектрических преобразователей 16 и фотоэлементов 4, в свою очередь, соединены с накопительным блоком (на фиг. 1–7 не показан).The proposed universal solar thermal power station (UGTES) contains a plane 1 assembled from rectangular sections, each of which is a phototeplotrubnothermoelectric converter (FTTTEP) 2, covered with a waterproofing film 3, inside which a photocell 4 is placed, connected by jumpers 5 to collectors of the same charges 6, 7 with its back to the heat pipe heat exchanger (TTTO) 8, made in the form of a rectangular housing 9, the lid and bottom of which are covered from the inside with a grill 10, made of strips of capillary material partially filled with working fluid, in the cavity of the housing 9 of the lattice 10, the lids and bottoms are interconnected by vertical wicks 11, also partially filled by working fluid and covered with cylindrical casings 12 with triangular slots on their upper and lower ends and attached to the lid and the bottom of the housing 9, and the inner surface of the cover and the bottom of the housing 9, covered with a grill 10, constitute the evaporation and condensation zones 13 and 14, respectively, and the wicks 11 form the transport zone 15, to the outside on the opposite side of the bottom of the TTTO 8 are adjacent flat thermoelectric converters (PTEC) 16 (for example, Peltier elements), to the outside of which are pressed radiators 17, jumpers 5 with collectors of the same charges 6, 7 of thermoelectric converters 16 and photocells 4, in turn, are connected to storage unit (in FIG. 1–7 not shown).

В основу работы предлагаемой УГТЭС положено свойство фотоэлементов 4 при воздействии на них солнечных лучей преобразовывать воспринятую солнечную энергию в электрическую и тепловую энергии [А. с. СССР №1603152, МПК F24 J2/32, 1990]. При этом использование ТТТО 8 для охлаждения фотоэлементов 4 позволяет многократно увеличить скорость процесс теплообмена по сравнению со скоростью аналогичного процесса с использованием обычных теплообменниках, что обусловлено высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации. [А. Н. Плановский, П. И. Николаев. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. – М.: Химия, 1987, с. 146; В. В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. – Минск: Выш. школа, 1988, с.106; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. трудов. М.: – 1990, с. 22]. Так как при нагреве верхних поверхностей ПТЭП 16 происходит конденсация пара рабочей жидкости в ТТТО 8 и охлаждение наружных поверхностей радиаторами 17, то на них устанавливаются разные температуры, в результате чего в ТЭП 16 появляется термоэлектричество [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506]. При этом, треххслойная компоновка ФТТТЭП 2 (сверху – фотоэлемент 4, посредине – ТТТО 8, снизу – ПТЭП 16 позволяет одновременно производить съем тепла с фотоэлементов 4 с высокой скоростью и нагревать ПТЭП 16 при требуемой для них температуре также с высокой скоростью, генерируя дополнительное количество электричества. The proposed UGTES is based on the property of solar cells 4, when exposed to sunlight, to convert the perceived solar energy into electrical and thermal energy [A. from. USSR No. 1603152, IPC F24 J2 / 32, 1990]. Moreover, the use of TTTO 8 for cooling photocells 4 allows you to significantly increase the speed of the heat transfer process compared to the speed of a similar process using conventional heat exchangers, due to the high values of the heat transfer coefficient in the processes of evaporation and condensation. [A. N. Planovsky, P.I. Nikolaev. Processes and devices of chemical and petrochemical technology. - M.: Chemistry, 1987, p. 146; VV Kharitonov et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. - Minsk: Ab. school, 1988, p. 106; Heat pipes and heat exchangers: from science to practice. Collection of scientific. labor. M .: - 1990, p. 22]. Since when the upper surfaces of the PTEC 16 are heated, the working fluid vapor condensates in the TTTO 8 and the outer surfaces are cooled by the radiators 17, different temperatures are set on them, as a result of which thermoelectricity appears in the TEC 16 [S.G. Kalashnikov. Electricity. - M: "Science", 1970, p. 502-506]. At the same time, the three-layer layout of FTTTEP 2 (on the top is photocell 4, in the middle is TTTO 8, below is PTEP 16 allows simultaneous heat removal from photocells 4 at high speed and heat PTEP 16 at the temperature they require also at high speed, generating an additional amount electricity.

УГТЭС работает следующим образом. Количество ФТТТЭП 2, входящих в плоскость 1, определяется в зависимости от наружных условий места установки УГТЭС (космическое или воздушное пространство, поверхность земли, воды, температуры, вида наружного грунта, снежного или ледяного покрытия) и требуемой мощности. Сборку УГТЭС осуществляют перед ее размещением, после чего плоскость 1 ориентируют на месте установки по солнечному освещению и соединяют с потребителем (на фиг.1–7 не показан). Местом установки УГТЭС могут быть: космическое или воздушное пространство, наружная поверхность грунта, снежная, ледяная или водная поверхности (на фиг. 1–7 не показаны). При этом, в зависимости от места установки в ТТТО 8 используется различные виды рабочей жидкости, а именно, в районах жаркого климата можно использовать в качестве рабочей жидкости обычную воду, в умеренных и холодных районах – водные растворы диэтиленгликоля, в воздушном и космическом пространстве – жидкий аммиак или водные растворы аммиака.UGTES works as follows. The number of FTTTEP 2 included in plane 1 is determined depending on the external conditions of the UGTES installation site (space or air space, surface of the earth, water, temperature, type of external soil, snow or ice cover) and the required power. The UGTES assembly is carried out before its placement, after which the plane 1 is oriented at the installation site by sunlight and connected to the consumer (not shown in Figs. 1–7). The installation site of UGTES can be: outer space or air space, the outer surface of the soil, snow, ice or water surface (not shown in Figs. 1–7). At the same time, depending on the installation location, TTTO 8 uses different types of working fluid, namely, in areas of hot climate, you can use ordinary water as a working fluid, in moderate and cold areas - aqueous solutions of diethylene glycol, in air and space - liquid ammonia or aqueous ammonia solutions.

После установки УГТЭС наружная поверхность фотоэлементов 4 ФТТТЭП 2 нагревается солнечными лучами, генерируя электричество, а нижняя поверхность фотоэлементов 4 охлаждается в результате контакта с крышкой ТТТО 8 и нагревает ее, отдавая тепло, выделившееся в результате генерации электричества. При нагреве крышки корпуса 9 происходит испарение рабочей жидкости в ячейках решетки 10, находящейся в фитилях 11 и капиллярном материале решетки 10, которые транспортирует рабочую жидкость в зону испарения 13 (внутреннюю поверхность крышки корпуса 9, находящаяся в ячейках решетки 10) через треугольные прорези цилиндрических кожухов 12, в результате чего образуется пар. При этом покрытие решеткой 10, выполненной из полос капиллярного материала и образующей ячейки на внутренней поверхности крышки корпуса 9 предотвращает образование паровой пленки на ней и таким образом, интенсифицирует процесс испарения. Образовавшийся пар заполняет паровое пространство полости ТТТО 8 и конденсируется в зоне конденсации 14, а именно, в ячейках решетки 10 на внутренней поверхности днища корпуса 9, покрытой решеткой 10, что также уменьшает толщину пленки конденсата на ней и, таким образом, интенсифицирует процесс конденсации. Образовавшийся конденсат поглощается капиллярным материалом полос решетки 10, соединенной с фитилями 11 зоны транспорта 15 через треугольные прорези на нижних кромках цилиндрических кожухов 12, транспортируется фитилями 11 к крышке корпуса 9 и через треугольные прорези кожухов 12 распределяется решеткой 10 по внутренней поверхности крышки корпуса 9, после чего цикл повторяется. При этом процесс теплообмена с горячей и холодной средами протекает со скоростью многократно превышающей скорость аналогичного процесса в обычных теплообменниках, обусловленной высокими значениями коэффициента теплопередачи в процессах испарения и конденсации. Одновременно, тепло конденсации рабочей жидкости передается через днище корпуса 9 ТТТО 8 передается ПТЭП 16, нагревая их, за счет чего происходит равномерный нагрев их внутренней поверхности. Так как наружная поверхность ПТЭП 16 снабжена радиаторми 17, а снаружи температура среды значительно ниже и равна tС создается значительная разность температур между температурой наружной поверхности ТЭП 16 tП и температурой среды (tП– tС), в результате чего между ними происходит процесс теплообмена. Создаваемая разность температур между зонами нагрева и охлаждения в ПТЭП 16 вызывает в них эмиссию электронов и возникновение в них термоэлектричества. Полученное электричество в фотоэлементах 4 и термоэлектричество ПТЭП 16 через перемычки 5 и коллекторы одноименных зарядов 6, 7 (расположение перемычек 5 и коллекторов 6, 7 на фиг. 1–7 показано условно) поступает в накопительный блок и потребителю (на фиг.1–7 не показаны).After installing the UGTES, the outer surface of the photocells 4 FTTTEP 2 is heated by the sun's rays, generating electricity, and the lower surface of the photocells 4 is cooled as a result of contact with the cover of the TTTO 8 and heats it, giving off the heat released as a result of the generation of electricity. When heating the lid of the housing 9, the working fluid evaporates in the cells of the grating 10 located in the wicks 11 and the capillary material of the grating 10, which transports the working fluid into the evaporation zone 13 (the inner surface of the cover of the casing 9, located in the cells of the grating 10) through the triangular slots of the cylindrical shells 12, resulting in steam. Moreover, coating with a grating 10 made of strips of capillary material and forming a cell on the inner surface of the lid of the housing 9 prevents the formation of a vapor film on it and thus intensifies the evaporation process. The resulting vapor fills the vapor space of the TTTO cavity 8 and condenses in the condensation zone 14, namely, in the cells of the grating 10 on the inner surface of the bottom of the housing 9 covered by the grating 10, which also reduces the thickness of the condensate film on it and, thus, intensifies the condensation process. The condensate formed is absorbed by the capillary material of the strips of the grill 10 connected to the wicks 11 of the transport zone 15 through the triangular slots on the lower edges of the cylindrical shells 12, it is transported by the wicks 11 to the cover of the housing 9 and distributed through the triangular cuts of the shells 12 by the grill 10 along the inner surface of the housing cover 9, after whereby the cycle repeats. In this case, the process of heat exchange with hot and cold media proceeds at a speed many times higher than the speed of a similar process in conventional heat exchangers, due to the high values of the heat transfer coefficient in the processes of evaporation and condensation. At the same time, the condensation heat of the working fluid is transmitted through the bottom of the housing 9 TTTO 8 is transferred to the PTEC 16, heating them, due to which there is a uniform heating of their inner surface. Since the outer surface of the PTEC 16 is equipped with radiators 17, and the outside temperature of the medium is much lower and equal to t C , a significant temperature difference is created between the temperature of the outer surface of the TEC 16 t P and the temperature of the medium (t P - t C ), as a result of which the process takes place between them heat transfer. The created temperature difference between the heating and cooling zones in the PTEC 16 causes them to emit electrons and the appearance of thermoelectricity in them. Received electricity in photocells 4 and thermoelectricity of PTEC 16 through jumpers 5 and collectors of the same charges 6, 7 (the location of jumpers 5 and collectors 6, 7 in Figs. 1–7 is shown conditionally) enters the storage unit and to the consumer (in Figs. 1–7 not shown).

При этом, хотя в зимнее время верхняя поверхность ФТТТЭП 2 нагревается солнечными лучами меньше, чем в летнее время, в этот период нижняя поверхность ПТЭП 16 охлаждается значительно больше, чем в летнее за счет более низкой температуры поверхности грунта (снега, льда, воды) и поэтому величина разности температур (tП– tС) и генерируемого термоэлектричества в ПТЭП 16 может быть также значительной.At the same time, although the upper surface of the FTTTEP 2 is heated less by sunlight in winter than in the summer, during this period the lower surface of the PTEP 16 cools much more than in the summer due to the lower temperature of the soil surface (snow, ice, water) and therefore, the magnitude of the temperature difference (t P - t C ) and the generated thermoelectricity in PTEC 16 can also be significant.

Величина разности электрического потенциала на токовыводах коллекторов одноименных зарядов фототеплотрубнотермоэлектрического преобразователя, сила электрического тока зависят от продолжительности и интенсивности солнечного облучения, температуры и других характеристик наружной среды, характеристик и количества фотоэлементов, рабочей жидкости в теплотрубном теплообменнике, характеристик и количества плоских термоэлектрческих преобразователей и радиаторов. Полученный электрический ток можно использовать для обслуживания различных технических устройств, а также обогрева и освещения временных жилых и производственных помещений.The magnitude of the difference in electric potential at the current outputs of the collectors of the same charges of a phototeplotrubnothermoelectric transducer, the strength of the electric current depend on the duration and intensity of solar radiation, temperature and other characteristics of the external environment, the characteristics and number of solar cells, the working fluid in the heatpipe heat exchanger, the characteristics and number of planar thermoelectric converters and radiators. The resulting electric current can be used to service various technical devices, as well as heating and lighting temporary residential and industrial premises.

Таким образом, предлагаемая универсальная гелиотермоэлектростанция обеспечивает, как в летнее, так и в зимнее время, на земле, в воздушном ил космическом пространстве утилизацию солнечной энергии, тепла и холода окружающей среды (воздушного или космического пространства, грунта, снега, льда, воды) с получением электрической энергии, которую можно использовать для обслуживания различных технических устройств, обогрева и освещения временных жилых и производственных помещений без затраты топлива, загрязнения окружающей среды, создания шумового эффекта и выделения теплового излучения, что, в конечном счете, повышает эффективность работы электростанции.Thus, the proposed universal solar thermal power station provides both in summer and winter time, on land, in air or in outer space, the utilization of solar energy, heat and cold of the environment (air or outer space, soil, snow, ice, water) with obtaining electrical energy that can be used to service various technical devices, heating and lighting temporary residential and industrial premises without the expense of fuel, environmental pollution, creating effect and heat radiation, which ultimately increases the efficiency of the power plant.

Claims (1)

Универсальная гелиотермоэлектростанция, содержащая плоскость, собранную из прямоугольных секций, покрытых гидроизоляционной пленкой, каждая из которых состоит из фототермоэлектрического преобразователя, соединенного перемычками с коллекторами одноименных зарядов и накопительным блоком, внутри которого помещены фотоэлемент и термоэлектрический преобразователь, снабженного тепловой трубой и радиаторами, отличающаяся тем, что каждая прямоугольная секция представляет собой фототеплотрубнотермоэлектрический преобразователь, внутри которого между фотоэлементом и плоским термоэлектрическим преобразователем, помещен теплотрубный теплообменник, выполненный в форме прямоугольной плоскости, крышка и днище корпуса которой покрыты изнутри решеткой, выполненной из полос капиллярного материала, частично заполненного рабочей жидкостью, в полости корпуса решетки крышки и днища соединены между собой вертикальными фитилями, также частично заполненными рабочей жидкостью и покрытыми цилиндрическим кожухами с треугольными прорезями, выполненными на их верхних и нижних торцах и прикрепленными к крышке и днищу корпуса.A universal solar thermal power plant containing a plane assembled from rectangular sections covered with a waterproofing film, each of which consists of a photothermal converter connected by jumpers to collectors of the same charge and a storage unit, inside which a solar cell and thermoelectric converter equipped with a heat pipe and radiators are located, characterized in that each rectangular section is a phototeplotrubnothermoelectric converter, inside and which is placed between the photocell and the thermoelectric plate, a heatpipe heat exchanger is made in the form of a rectangular plane, the lid and the bottom of the body of which are covered with a grating made of strips of capillary material partially filled with working fluid, in the cavity of the grating of the lid and the bottom are interconnected by vertical wicks, also partially filled with working fluid and covered with cylindrical casings with triangular slots made on their upper and lower hands and attached to the cover and the bottom of the body.
RU2019121274A 2019-07-08 2019-07-08 Universal solar thermal power plant RU2715356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121274A RU2715356C1 (en) 2019-07-08 2019-07-08 Universal solar thermal power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121274A RU2715356C1 (en) 2019-07-08 2019-07-08 Universal solar thermal power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715356C1 true RU2715356C1 (en) 2020-02-26

Family

ID=69631133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121274A RU2715356C1 (en) 2019-07-08 2019-07-08 Universal solar thermal power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715356C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780579C1 (en) * 2022-02-14 2022-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Solar thermal power plant

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2345087A1 (en) * 2008-11-04 2011-07-20 Eaton Corporation Combined solar/thermal (chp) heat and power for residential and industrial buildings
RU2507353C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Solar energy thermoemission system of building power supply
WO2017075711A1 (en) * 2015-11-03 2017-05-11 Enerdynamic Hybrid Technologies Inc. Systems for solar power generation and methods of constructing the same
RU2622495C1 (en) * 2016-03-25 2017-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Hiking heliothermelectric power station

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2345087A1 (en) * 2008-11-04 2011-07-20 Eaton Corporation Combined solar/thermal (chp) heat and power for residential and industrial buildings
RU2507353C1 (en) * 2012-07-17 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) Solar energy thermoemission system of building power supply
WO2017075711A1 (en) * 2015-11-03 2017-05-11 Enerdynamic Hybrid Technologies Inc. Systems for solar power generation and methods of constructing the same
RU2622495C1 (en) * 2016-03-25 2017-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Hiking heliothermelectric power station

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780579C1 (en) * 2022-02-14 2022-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Solar thermal power plant
RU216777U1 (en) * 2022-11-01 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Universal heat pipe solar thermal power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abd Elbar et al. Energy, exergy, exergoeconomic and enviroeconomic (4E) evaluation of a new integration of solar still with photovoltaic panel
Gaur et al. Optimization of number of collectors for integrated PV/T hybrid active solar still
Thirugnanasambandam et al. A review of solar thermal technologies
Touaba et al. Experimental investigation of solar water heater equipped with a solar collector using waste oil as absorber and working fluid
AU2005281624A1 (en) Production of hydrogen using low-energy solar energy
Wenceslas et al. Experimental validation of exergy optimization of a flat-plate solar collector in a thermosyphon solar water heater
Koffi et al. Thermal performance of a solar water heater with internal exchanger using thermosiphon system in Côte d'Ivoire
Chaichan et al. Experimental study on solar air heating
Pandey et al. Thermal performance evaluation of direct flow solar water heating system using exergetic approach
Panchal et al. Recent advancements in condensers to enhance the performance of solar still: a review
Vengadesan et al. Experimental study on heat storage integrated flat plate solar collector for combined water and air heating in buildings
Moreno et al. A comparison of closed-form and finite-element solutions for heat transfer in a nearly horizontal, unglazed flat plate PVT water collector: Performance assessment
RU2715356C1 (en) Universal solar thermal power plant
Singh et al. Applications of heat pipes in energy conservation and renewable energy based systems
KR101281074B1 (en) Generator system and heating system by using solar energy
Adegoke et al. Performance Evaluation of Solar–Operated Thermosyphon Hot Water System in‎ Akure
RU216777U1 (en) Universal heat pipe solar thermal power plant
Sayyad et al. Design and development of solar cooker cum dryer
US8193440B1 (en) Hybrid electric generator
RU2622495C1 (en) Hiking heliothermelectric power station
RU2630363C1 (en) Heat-tube heliothermelectric power station
RU182542U1 (en) THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE
RU2780579C1 (en) Solar thermal power plant
RU2013656C1 (en) Power plant
Kishk et al. Experimental Evaluation of Two Serpentine Flat Plate Solar Water Heating Systems