专利名称：双镜聚焦太阳能制冷装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种太阳能制冷装置，具体地说，涉及一种双镜聚焦太阳能制冷装置， 属于制冷技术领域。
背景技术：
在世界能源日益紧张的今天，作为新能源，太阳能具有绿色环保可持续利用等优点，在解决传统能源危机中，太阳能利用是各国竞相开发和研究的热点。传统太阳能吸收式制冷系统一般采用平板集热器，驱动热源温度低，制冷效率低。阻碍了太阳能空调的利用与推广由于传统太阳能吸收式制冷系统一般采用平板集热器，驱动热源温度低，制冷效率低， COP—般在0. 65-0. 7左右，限制了太阳能的应用范围，使太阳能只是作为辅助性热源应用。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种太阳能利用率高、制冷效率高，运行成本低的双镜聚焦太阳能制冷装置。为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述太阳能制冷装置包括集热器和吸收式制冷机；集热器包括聚光装置、反射装置和水媒器；聚光装置包括一个截面为圆弧的透光面，透光面由若干个平行排列的条状双曲面透镜构成；反射装置设置在聚光装置的下方，反射装置包括一个截面为抛物线的反射面，反射面上设有若干个凹形玻璃镜，反射面朝向聚光装置的内圆弧面，反射面与透光面周边固定连接，形成密闭的真空腔室；水媒器设置在真空腔室内，水媒器用来吸收凹形玻璃镜的反射光线热能，将介质加热后输出至吸收式制冷机。作为上述技术方案的进一步改进所述水媒器为黑色螺旋水管。所述吸收式制冷机包括连通的复室涡旋发生器、冷凝器、混合器和热交换器，复室涡旋发生器包括低压发生室和高压室，高压室两侧为制冷蒸汽出口，低压发生室下端为浓溶液出口，低压发生室中部为稀溶液进口，稀溶液进口方向与低压发生室的内壁相切。所述稀溶液进口与热交换器的出口连通，制冷蒸汽出口与冷凝器的进口连通，冷凝器的出口与混合器的第一进口连通，混合器的出口与热交换器的进口连通，浓溶液出口与混合器的第二进口连通。所述太阳能制冷装置包括光线追踪装置，用于控制集热器的采光面始终垂直太阳光线。所述光线追踪装置包括微分放大器、比较器、输出单元和执行装置，微分放大器和比较器用来处理聚光装置因太阳运动产生的直射辐射和聚光面法线形成的角度偏差，并输出信号至输出单元，执行装置接收信号后控制集热器的采光面始终垂直太阳光线。本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点(1)由条状双曲面凸透镜组成圆弧状的聚光面，由凹形玻璃镜组成抛物面状的反射面，通过多轴聚焦，聚光效果好，能够有效地获取太阳能，将多向光聚集到水媒器，充分吸收有效光源，使水媒器产生高热能的媒水。(2)光线追踪装置的应用，使集热器采光面始终垂直太阳光线，入射角偏差不超过5°。(3)相对于传统发生器溶液的径向入口，复室涡旋发生器中溶液的入口与发生器筒体的内壁相切，进入发生器的稀溶液通过切向喷嘴喷射到低压发生室内，并做旋转流动， 形成抛物面式的气液分界面即自由液面，比传统发生器中平面式溶液液面大，有效减小气相中的蒸汽分压，增大传质推动力，有利于传质的进行。(4)在发生器内没有热量交换，热量交换在发生器前面的热交换器内完成，发生过程为绝热过程，蒸发所需要的能量完全来自于溶液本身温度的降低。这样既产生了制冷蒸汽，浓溶液和制冷蒸汽的温度又较低，提高了制冷效率，可以有效地减少冷却水的用量，降低了运行成本。下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图1为本发明实施例中太阳能制冷装置的结构框图；附图2为本发明实施例中集热器结构示意图；附图3为本发明实施例中光线追踪装置的框图；附图4为本发明实施例中复室吸收式制冷机的结构示意图；附图5为本发明实施例中复室涡旋发生器的结构示意图；附图6为本发明实施例中复室涡旋发生器内部的压力分布图；附图7为本发明实施例中制冷装置的光热理论利用效率随集热器温度的变化关系图；附图8为本发明实施例中光线在两级透射系统中以不同角度入射时焦斑在接受平面上的偏移图；附图9为本发明实施例中光线在两级反射系统中以不同角度入射时焦斑在接受平面上的偏移图；附图10为本发明实施例中光线在聚光反射系统中以不同角度入射时焦斑在接受平面上的偏移附图11为本发明实施例中两级反射装置的结构示意图；图中，1-集热器，2-光线追踪装置，3-制冷机，4-条状双曲面凸透镜，5-凹形玻璃镜， 6-水媒器，7-复室涡旋发生器，8-冷凝器，9-混合器，10-热交换器，11-低压发生室，12-高压室，13-制冷蒸汽出口，14-浓溶液出口，15-稀溶液进口。
具体实施方式
实施例，如图1、图2所示，双镜聚焦太阳能制冷装置，由集热器1、光线追踪装置2 和吸收式制冷机3组成，集热器1包括聚光装置、反射装置和水媒器6 ；聚光装置包括一个截面为圆弧的透光面，透光面由若干个平行排列的条状双曲面透镜构成4 ；反射装置设置在聚光装置的下方，反射装置包括一个截面为抛物线的反射面，反射面上设有若干个凹形玻璃镜5，反射装置的反射面朝向聚光装置的内圆弧面，反射面与透光面周边固定连接，形成密闭的真空腔室；水媒器6设置在真空腔室内，水媒器为黑色，水媒器6用来吸收凹形玻璃镜5的反射光线，为复室吸收式制冷机提供热能；如图3所示，光线追踪装置2包括微分放大器、比较器、输出单元和执行装置，微分放大器和比较器用来处理聚光装置因太阳运动产生的直射辐射和聚光面法线形成的角度偏差，并输出信号至输出单元，执行装置接收信号后控制集热器1的采光面始终垂直太阳光线。如图4、图5所示，吸收式制冷机3为复室吸收式制冷机，复室吸收式制冷机由复室涡旋发生器7、冷凝器8、混合器9和热交换器10组成，复室涡旋发生器7包括低压发生室 11和高压室12，高压室12两侧为制冷蒸汽出口 13，低压发生室11下端为浓溶液出口 14， 低压发生室11中部为喷嘴即稀溶液进口 15，稀溶液进口 15方向与低压发生室11的内壁相切，溴化锂溶液在低压发生室11内降压产生制冷蒸汽，高压室12的作用是恢复制冷蒸汽的压力，使制冷蒸汽顺利进入冷凝器8 ；稀溶液进口 15与热交换器10的出口连通，制冷蒸汽出口 13与冷凝器8的进口连通，冷凝器8的出口与混合器9的第一进口连通，混合器9的出口与热交换器10的进口连通，浓溶液出口 14与混合器9的第二进口连通；复室涡旋发生器的高压室12和低压发生室11采用法兰连接，为保证系统的气密性，法兰之间加有四氟垫片。在低压发生室11侧面有三个小管段，其作用是安装压力传感器，对低压发生室11内的压力进行测量。溴化锂稀溶液由喷嘴切向喷进入低压发生室11，并在其中做强烈的旋转流动，产生制冷蒸汽，在高压室12内恢复压力后进入冷凝器8被冷凝成为冷剂水流回混合器9，和来自低压发生室11的浓溶液混合降温，降温后的稀溶液经溶液泵压入热交换器10，被高热源器的热水加热后，溴化锂稀溶液经过喷嘴切向喷射进入低压发生室11中，产生制冷蒸汽， 完成一次循环。降压发生原理混合器出来的稀溶液压力为IMPa，在发生器内压力下降到3kPa， 压降主要来自三个方面。一是系统内部的能量相互转化；二是流体在低压室内做旋转流动产生的压降；三是系统的不可逆损失。根据溴化锂溶液的性质可知，溴化锂溶液的蒸发温度和蒸发压力成正比，降低发生器内的蒸发压力，可实现充分利用低温热源的目的。系统内部的能量相互转化，伯努利方程为
1/2 p-— ^gg -f — =C( )
2 P由式(1)可知，理想流体的位置水头、速度水头和压力水头之和为定值。对于本研究系统来说，溶液泵提供给溶液一定的压力水头，在溶液进入发生器时，溶液的液面升高，且喷嘴的管径较小，溶液的速度较大，速度水头升高，因此，进入发生器内的溶液静压减流体在低压室内做旋转流动产生的压降根据水利旋流器原理可知，影响发生器内部流体流动效果的主要因素是流体的切向速度，流体的轴向速度和径向速度的影响相对较小，分析发生器内部流体的流动和压力分布主要以流体的切向速度为主。附图6所示，涡旋发生器内部的压力呈抛物线形分布，在涡的中心形成低压区，有利于制冷蒸汽的产生。定性分析传质方程式为Ga= KGAt (Pa' -pa) (2)其中，Ga为传质量；Ke为传质系数；A为相接触面积；t为传质时间；Pa’为液相中平衡蒸汽分压，Pa为气相中蒸汽分压。根据式(2)可知，当Ke和t 一定时，增大Pa’和A或减小1 有利于传质速率的增大。本装置中，稀溶液由溶液泵升压后进人热交换器换热，溶液的温度升高，液相中的蒸汽分压Pa’升高。溶液在流向发生器的过程中，由于系统的不可逆损失和能量的相互转化使得进人发生器内的溶液压力降低，又因为溶液在发生器内作强烈的旋转流动，在发生器中心位置形成低压区，气相中蒸汽分压1 随之减小，传质推动力Pa’ "Pa增加，有利于制冷蒸汽的产生。由图可知，溶液喷入发生器，形成了稳定的抛物面形自由液面，比传统发生器中平面自由液面大得多，增加了相接触面积，有利于发生器内部溶液的蒸发。试验结果表明流体通过切向入口进入到涡旋发生器后，产生了强烈的旋转运动， 形成了以中部为核心的组合涡。在发生器内，流体的压力呈抛物线分布规律，在中心处，压力最小，随着流体入口速度的增大而减小；随着入口喷嘴尺寸减小，发生器内的压力减小， 从而有效地降低了发生器内溴化锂溶液的蒸发温度，形成有利于溴化锂溶液蒸发的环境。试验表明利用流体的旋转运动，可有效地降低涡旋发生器内的蒸发压力，从而降低进入到发生器中溴化锂溶液的蒸发温度，提高热源的可利用温差。在不改变外界热源质量与数量的前提下，达到增加用于制冷循环的冷凝蒸气量，提高系统制冷系数的目的。设计的一种由圆锥体和圆柱体组成的复室涡旋发生器。复室涡旋发生器的锥角为20°，流体的入口采用与圆柱体相切的三段式渐缩喷嘴保证流体切向进入到发生器内产生旋流运动。低压发生室利用流体的旋转运动降低溴化锂溶液的蒸发压力，高压发生室用来对产生的冷凝蒸气进行压力恢复。实验研究结果表明流体在复室涡旋发生器中产生强烈的旋转运动，有效地降低发生器中部的发生压力，提高了溶液的可利用温差，产生更多用于制冷循环的冷凝蒸气量。 复室涡旋发生器的吸收式制冷系统，其COP随着入口温度的增加而增大。当溶液入口温度达到90°C时，其COP值达到0. 83，比传统吸收式制冷系统的COP值高22%。采用复室涡旋发生器的吸收式制冷系统由于可以在低温情况下实现高效制冷，因此可以有效地利用太阳能、废热、地热等低品位热源，解决能源利用以及单效吸收式制冷系统由于热源温度低，系统性能较低的问题。太阳能吸收式制冷，就是利用太阳能集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。制冷机采用一种两室吸收式溴化锂制冷。该制冷机的一个重要特点是驱动的热源温度低，适应温度范围广，在60°C的情况下，即可以较高的制冷能力稳定地运行；另一个特点是热水的利用温差大，达12-17°C。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数，亦称COP 越高，这样制冷系统的制冷效率也越高。在非低温季节，被集热器加热的热水首先进入储水箱，当热水温度达到60°C时，由储水箱向制冷机提供热媒水；从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱，再由集热器加热成高温热水；制冷机产生的冷媒水通向制冷板，以达到制冷的目的。试验表明制冷机的驱动热源温度低至60°C左右时，仍有较高的制冷能力；热源热水利用温差大，可高达15°C ；制冷能力可超过设计指标；冷冻水温度可低至2_3°C，性能系数COP较高。同时，白天利用太阳能光伏板将光能转换成充足的电能，通过输出端输送到蓄电池，由蓄电池通过电流逆变器给制冷机供电，使系统连续工作。双镜聚焦太阳能制冷装置的光热理论分析双镜聚焦太阳能制冷装置由全反射的内外球面和温度的黑体吸收水媒器A组成， 吸收器和反射球面之间真空绝热，并向溴化锂制冷机提供温度为Ta热量，输出能流和向环境温度为Ttl的空间释。在光热转换过程中，集热器用于把太阳辐射转换为热能。太阳能光热转换装置把来自太阳的同向热辐射通过黑体吸收器转换成热能，转换后假设黑体吸收器的表面温度一致均为TA。黑体集热器和环境之间通过溴化锂制冷机以热流形式进行能量传输连接，溴化锂制冷机输出功为W。ut。假设集热器几何体外表面绝热，并且集热器材料热导率较大，表面温度一致，忽略集热器表面因热传导而产生的熵增。应用热力学第一定律，可得W= E-Qaa-σΑΤ^这里A代表集热器面积，W为热机的输出功，Qout为散失到环境中的热。由太阳能集热器和溴化锂制冷机组成的系统在外界环境为300Κ时，附图7表示了系统的光热理论利用效率随集热器温度的变化关系。由图可知，高温区域(彡800°C)的能源利用效率理论上可以达到80%以上，因此，太阳能高倍聚光在提高能量综合利用效率存在较大的潜力。太阳能高倍聚光系统主要应用于光强密度较高的场合，随着集热温度的升高，能量转换效率具有潜在的提升能力。基于热平衡时的卡诺效率分析，光热转换利用系统中最大输出功率时， 太阳能集热温度约为M64K，据此温度设计的聚光反射的太阳能抛物体的相对口径为0. 5， 能量传输中的光纤在最大传输能力时的接收半角为40°。附图8所示，光学效率的太阳辐射度为1000W/m，输入的太阳辐射能为0. 75W。由于散射引起的能量损失，当光束到达光斑平面时的辐射能量为0. 63W，光学效率为83. 6% ； 当入射平行光线以垂直于透镜平面入射时，光斑处的最大辐射密度为2. 5X106W/nT2。入射角是入射光线与光轴的夹角，当入射角增大到0. 5°时，落在聚光平面的能量为0. 5W，光学效率为66. 7% ；但当入射角增大为1.0°时，光学效率下降到低于原来的10%，a图平行于光轴；b图0. 25°入射偏角；c图0. 5°入射偏角。因此，这种两级透射系统的最大可允许追踪误差为士 1。为保护反射镜面反射率，把二级椭球抛物碟潜入玻璃盖板，汇聚的太阳辐射经过一级反射碟的中孔透射到接受器。这种结构的组合便于模块化设计，和内反光的通光套筒组合一体。下表为两级反射装置的结构性参数表。
权利要求
1.双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述太阳能制冷装置包括集热器(1)和吸收式制冷机(3)；集热器(1)包括聚光装置、反射装置和水媒器(6)；聚光装置包括一个截面为圆弧的透光面，透光面由若干个平行排列的条状双曲面透镜构成⑷；反射装置设置在聚光装置的下方，反射装置包括一个截面为抛物线的反射面，反射面上设有若干个凹形玻璃镜(5)，反射面朝向聚光装置的内圆弧面，反射面与透光面周边固定连接，形成密闭的真空腔室；水媒器(6)设置在真空腔室内，水媒器(6)用来吸收凹形玻璃镜(5)的反射光线热能， 将介质加热后输出至吸收式制冷机(3)。
2.如权利要求1所述的双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述水媒器(6)为黑色螺旋水管。
3.如权利要求1或2所述的双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述吸收式制冷机(3)包括连通的复室涡旋发生器(7)、冷凝器(8)、混合器(9)和热交换器(10)，复室涡旋发生器(7)包括低压发生室(11)和高压室(12)，高压室(1 两侧为制冷蒸汽出口(13)， 低压发生室(11)下端为浓溶液出口(14)，低压发生室(11)中部为稀溶液进口(15)，稀溶液进口(15)方向与低压发生室(11)的内壁相切。
4.如权利要求3所述的双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述稀溶液进口(15) 与热交换器(10)的出口连通，制冷蒸汽出口(13)与冷凝器⑶的进口连通，冷凝器⑶的出口与混合器(9)的第一进口连通，混合器(9)的出口与热交换器(10)的进口连通，浓溶液出口(14)与混合器(9)的第二进口连通。
5.如权利要求4所述的双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述太阳能制冷装置包括光线追踪装置O)，用于控制集热器(1)的采光面始终垂直太阳光线。
6.如权利要求5所述的双镜聚焦太阳能制冷装置，其特征在于所述光线追踪装置(2) 包括微分放大器、比较器、输出单元和执行装置，微分放大器和比较器用来处理聚光装置因太阳运动产生的直射辐射和聚光面法线形成的角度偏差，并输出信号至输出单元，执行装置接收信号后控制集热器(1)的采光面始终垂直太阳光线。
全文摘要
本发明公开了一种双镜聚焦太阳能制冷装置，包括集热器和吸收式制冷机；集热器包括聚光装置、反射装置和水媒器；聚光装置包括一个截面为圆弧的透光面，透光面由若干个平行排列的条状双曲面透镜构成；反射装置设置在聚光装置的下方，反射装置包括一个截面为抛物线的反射面，反射面上设有若干个凹形玻璃镜，反射面朝向聚光装置的内圆弧面，反射面与透光面周边固定连接，形成密闭的真空腔室；水媒器吸收凹形玻璃镜的反射光线热能，将介质加热后输出至吸收式制冷机，由条状双曲面凸透镜组成圆弧状的聚光面，由凹形玻璃镜组成抛物面状的反射面，通过多轴聚焦，聚光效果好，能够有效地获取太阳能，将多向光聚集到水媒器，充分吸收有效光源。
文档编号F25B27/00GK102207344SQ20111006407
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者常馨月, 王珏, 赵行健 申请人:王珏