本发明属于光热,具体涉及一种改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置及其工作方法。
背景技术:
1、碟式光热发电技术具有聚光比高、运行温度高、光热转化效率高、布局灵活等优势。对于常见的碟式光热装置,经聚光器聚集的太阳光会在吸热器吸热表面形成极不均匀且高峰值的能流分布,导致吸热表面出现局部高温和较大温度梯度,引起关键组件烧毁和结构破坏,影响安全稳定运行。
技术实现思路
1、为了解决上述现有问题,本发明的目的在于提供一种改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置及其工作方法,结构设计合理,能够有效改善吸热器表面能流分布不均匀的情况,保证装置的安全稳定运行。
2、本发明通过以下技术方案来实现:
3、本发明公开的一种改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,包括第一直线驱动机构、聚光器支架、聚光器、第一旋转驱动机构、基座支架、旋转基座、中间支架、第二直线驱动机构、吸热器、吸热器支架、转轴和第二旋转驱动机构;
4、基座支架的下端与旋转基座转动连接,基座支架的上端与第一旋转驱动机构连接;聚光器支架通过转轴与基座支架转动连接,转轴与第二旋转驱动机构连接;聚光器支架上开设有第一滑槽,第一滑槽内滑动连接有第一滑块;聚光器固定在聚光器支架的一端,第一直线驱动机构设在聚光器支架的另一端且输出端与第一滑块连接,第一滑块与中间支架的一端固定连接,第二直线驱动机构设在中间支架的另一端;中间支架上开设有第二滑槽,第二滑槽内滑动连接有第二滑块;吸热器支架与第二滑块固定连接,且第二滑块与第二直线驱动机构的输出端连接;吸热器支架的上端与吸热器固定连接,吸热器内壁设有若干辐射照度传感器,吸热器外壳上设有采光口,采光口正对聚光器的聚焦方向。
5、优选地,若干辐射照度传感器沿采光口的中心轴线两侧均布。
6、优选地,转轴外套设有阻尼轴套。
7、优选地,中间支架为l型支架,中间支架的短边与聚光器支架垂直,长边与聚光器支架平行。
8、优选地,基座支架为可伸缩结构。
9、优选地,采光口与聚光器之间设有距离传感器。
10、优选地,旋转基座设有配重块。
11、优选地,基座支架的下端与旋转基座之间设有转动轴承。
12、本发明公开的上述改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置的工作方法,包括:
13、聚光器聚集太阳光经采光口进入吸热器;当太阳方位角变化时,基座支架在第一旋转驱动机构的驱动下绕旋转基座转动;当太阳高度角变化时,聚光器支架在第二旋转驱动机构的驱动下绕转轴转动;若干辐射照度传感器实时监测吸热器内壁不同位置的辐射照度,当辐射照度差值超过预设值时,第一直线驱动机构驱动第一滑块在第一滑槽内滑动,进而带动中间支架直线移动,第二直线驱动机构驱动第二滑块在第二滑槽内滑动,进而带动吸热器支架直线移动,增大或减小聚光器焦点与采光口的距离,从而动态调整吸热器能流密度分布情况。
14、与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
15、本发明公开的一种改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,利用第一旋转驱动机构驱动基座支架绕旋转基座转动,能够适应太阳方位角变化;利用第二旋转驱动机构驱动聚光器支架绕转轴转动,能够适应太阳高度角变化;利用第一直线驱动机构和第二直线驱动机构,能够增大或减小聚光器焦点与采光口的距离,从而动态调整吸热器能流密度分布情况。本装置一方面能够随太阳位置的变化进行调节,另一方面能够实时调节聚光器焦点与采光口的距离,改善吸热器表面能流分布不均匀的情况,避免出现局部高温和大的温度梯度。
16、进一步地,若干辐射照度传感器沿采光口的中心轴线两侧均布,能够对吸热器内部各处的辐射照度进行有效监测。
17、进一步地,中间支架为l型支架,中间支架的短边与聚光器支架垂直,长边与聚光器支架平行,该结构能够保证吸热器采光口的中心轴线与聚光器的中心轴线始终重合,以实现高效的光学效率。
18、进一步地,基座支架为可伸缩结构,能够根据实际需要,调节基座支架的高度,适应不同场合的安装需要。
19、进一步地,采光口与聚光器之间设有距离传感器,能够实时获取采光口与聚光器之间的距离,从而建立某一时刻的吸热器内能流密度分布和距离的对应关系,提高自动化控制的效率。
20、进一步地,旋转基座设有配重块,提高装置的整体平稳性。
21、进一步地,基座支架的下端与旋转基座之间设有转动轴承,提高转动的灵活性和装置的寿命。
22、本发明公开的上述改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置的工作方法,自动化程度高,能够对太阳光进行高效利用,并保证安全稳定运行,具有良好的应用前景。
1.一种改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,包括第一直线驱动机构(1)、聚光器支架(4)、聚光器(5)、第一旋转驱动机构(6)、基座支架(7)、旋转基座(8)、中间支架(9)、第二直线驱动机构(11)、吸热器(15)、吸热器支架(16)、转轴(18)和第二旋转驱动机构(19);
2.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,若干辐射照度传感器(13)沿采光口(12)的中心轴线两侧均布。
3.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,转轴(18)外套设有阻尼轴套。
4.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,中间支架(9)为l型支架,中间支架(9)的短边与聚光器支架(4)垂直,长边与聚光器支架(4)平行。
5.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,基座支架(7)为可伸缩结构。
6.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,采光口(12)与聚光器(5)之间设有距离传感器。
7.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,旋转基座(8)设有配重块。
8.根据权利要求1所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置,其特征在于,基座支架(7)的下端与旋转基座(8)之间设有转动轴承。
9.权利要求1~8所述的改善吸热器能流密度分布的碟式光热装置的工作方法,其特征在于,包括: