李仕嫻+盧文君+眭洋+張振迎

一、工藝原理

發(fā)電系統(tǒng)主要設(shè)備包括中央空調(diào)冷凝器、拋物面反射鏡、太陽能集熱器、斯特林機與發(fā)電機等。內(nèi)部工質(zhì)為水的銅管緊密纏繞在空調(diào)的冷凝器上，吸收冷凝器熱量，銅管一直連接到位于房屋頂部的斯特林機的熱氣缸外表面。太陽能集熱器的尾部嵌套在冷凝器與斯特林機熱氣缸中間的銅管表面，拋物面反射鏡多角度吸收太陽光，并將太陽光反射到集熱器處，集熱器表面吸收大量太陽光聚得的熱量，進(jìn)一步加熱銅管內(nèi)工質(zhì)，以此加熱斯特林機熱氣缸，而冷氣缸外表面有散熱片幫助散熱，兩個氣缸通過回?zé)崞髋c冷卻器連通，在氣缸內(nèi)充有氮氣作工質(zhì)，工質(zhì)不會向外泄漏。

二、主要設(shè)備

（1）旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡。拋物面反射鏡分玻璃鏡面、陶瓷鏡面、金屬鏡面等，根據(jù)所需要的溫度不同可采用不同材質(zhì)的反射鏡面。金屬鏡面可采用的是進(jìn)口材料，具有極高的反射率，反射率可達(dá)95%以上，可以收集太陽能漫反射光線，并將光線進(jìn)行整理聚焦，可以有效提高集熱器工作溫度，集光溫度可達(dá)100～300度。旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡由82面小鏡子組成，能夠聚集94%的入射陽光。反射鏡收集太陽光并將其反射到焦點的太陽能集熱器處，集熱器聚集高溫、高熱流密度的熱量，驅(qū)動斯特林機運轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。

（2）太陽能集熱器。太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。工作時，熱管表面吸收大量太陽光聚得的熱量，當(dāng)其背面溫度達(dá)到400K左右時，附著在毛細(xì)金屬芯中的液態(tài)水開始汽化，并在蒸汽壓力的作用下流向熱管上部空間，然后高溫水蒸氣釋放大量的潛熱液化，該部分熱量將均勻的加熱與熱管相嵌套的銅管內(nèi)部的工質(zhì)，放熱后，液態(tài)水受重力作用回流，在集熱器最低位置處形成水液池，池中的液態(tài)水浸入緊貼集熱器受光側(cè)內(nèi)表面的毛細(xì)金屬芯中，受到毛細(xì)力的作用上升，吸收熱量后再次氣化，循環(huán)，完成重力熱管式的連續(xù)工作過程。

（3）斯特林機部分。斯特林機采用α型動力連桿式斯特林機，工質(zhì)是比空氣的傳熱性能好、比重輕、粘度小的氮氣。氮氣在冷氣缸中被壓縮，然后流到高溫?zé)釟飧字醒杆偌訜?，蒸發(fā)的膨脹氣體為活塞運動提供動力，繼而在冷氣缸中冷卻，以此循環(huán)反復(fù)進(jìn)行?；?zé)崞鳛槎嗫捉橘|(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熱氣缸中的工質(zhì)經(jīng)膨脹后從熱端返回冷端，流經(jīng)回?zé)崞鲿r，回?zé)崞魑展べ|(zhì)的部分剩余熱量，使工質(zhì)的溫度從循環(huán)最高溫下降到循環(huán)最低溫。相反，工質(zhì)經(jīng)壓縮后從冷端流向熱端時，吸收回?zé)崞魃洗窝h(huán)保存的部分熱量，工質(zhì)溫度從循環(huán)最低溫升高到循環(huán)最高溫。冷卻器連接在回?zé)崞骱蛪嚎s腔之間，通常采用管式冷卻器，工質(zhì)氣體軸向流經(jīng)小口徑的冷卻管束，而冷卻水在冷卻管束的外壁橫向流過，對管內(nèi)流過的工質(zhì)進(jìn)行冷卻。

（4）氣缸、曲柄連桿、傳輪。冷氣缸處于系統(tǒng)循環(huán)中的低溫部分，與冷卻器相連接，熱量通過冷卻器傳遞。熱氣缸處于系統(tǒng)的高溫部分，不斷將熱源的熱量傳遞給工質(zhì)。在膨脹過程中，有相當(dāng)大一部分的工質(zhì)處于熱氣缸中，所以，熱氣缸必須能夠承受高溫和高壓，且系統(tǒng)中大量的熱損失是由于熱氣缸散失的。冷氣缸中的冷活塞和熱氣缸中的熱活塞作一定規(guī)律的相對運動，推動工質(zhì)在冷熱氣缸之間往返流動并通過一個曲柄連桿相連接。

本文提出的系統(tǒng)通過回收中央空調(diào)冷凝器排出的廢熱，耦合部分太陽能，用于提高廢熱品位，以此加熱斯特林發(fā)動機熱氣缸中的工質(zhì)（氮氣），推動斯特林機的正常運轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。實現(xiàn)了中央空調(diào)廢熱的回收利用，在節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)環(huán)境等方面起到非常積極的作用，使經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益并舉，具有重要的推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

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