Солнечный генератор

1) 6 Р 24 Л 2/О Российской Федераци ам и товарным знакам Комитет о патеи нт1 г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ авторскому свидетельств О И(57) Использование: преобразование солнечной энергии в электрическую, Цель:повышение КПД генератора. Сущностьизобретения; солнечный генератор содержиттеплоприемник, который выполнен в видеполого усеченного шарового сектора, навнутренней поверхности сферической частикоторой изолированно установлены ТЭП, авнешняя поверхность омывается теплоносителем от периферии к центру, и ри этом(19) 813 (дц 1825 О 71 1 з) А 1 тепловоспринимающая поверхность эмиттеров расположена на воображаемой сфере, концснтричной сферической части тепло- приемника. Диаметры сечений сферических поверхностей теплоприемника и эмиттсров связаны соотношением дсп/дэе 2-3, где Оса ООдиаметр сечения сферической поверхности теплоприемника; Ох - диаметр сечения сферической поверхности эмиттеров.Внутренняя полость теплоприемника заполнена нейтральным газом, например аргоном, или вакуумирована. Положительный эффект: генератор оптимизирован по потерям электрической мощности, связанным с удалением непреобразованного в электрическую энергию тепла, а также по тепловому полю эмиссионной поверхности ТЭП;обеспечивает требования ремонтнопригодно- фф сти. 2 з. и. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к непосредственному преобразованию солнечной энергии в электрическую. Солнечные генераторы для преобразования солнечной энергии в электрическую могут найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия путем обеспечения равномерного распределения теплового потока на поверхности ТЭП.На фиг.1 представлена схема солнечного генератора; на Фиг.2 - схизма термоэмиссионного модуля (ТЭМ).Солнечный генератор включает концентратор 1, в фокусе когорого расположен ТЭМ 2,ТЭМ содержит теплоприемник 3 в виде полого усеченного шарового сектора с диаметром сечения сферической поверхности а - б, -(2-3) б, У, где б,- диаметр сечения сферической поверхности змиттеров ТЭП 4, установленных внутри теплоприемника на сферической поверхности змиттеров ТЭП 4, установленных внутри теплоприемника на сферической поверхности через слой 5 изоляции. Поверхность 5 эмиттеров расположена на воображаемой сфере, концентричной поверхности а, Смежные ТЭП соединены с помощью перемычек 6 последовательно в электрическую цепь, снабженную по концам токовыводами 7, выведенными изолированно из теплоприемника для подсоединения к внешней цепи, Внутренняя полость теплоприемника заполнена нейтральным газом, например, аргоном, либо вакуумирована, для чего в окно теплоприемника установлено прозрачное тело 8, например, кварцевое стекло, Внешнял поверхность теплоприемника омывается охлаждающей жидкостью 8, например, водой.Соединение сферической часи тепло- приемника с установленными на ней ТЭП с конической частью осуществлено пайкой нпзкотемпературным припоем, что позволяет прооодить при необходимости разборку устройства, т,е. предложенная конструкция ремонтопригодна,Предлагаемый генератор работает следуощим образом,Солнечная энергия, сфокусированная концентратором 1, нагревает поверхность 5 змиттероо ТЭП 4 до темперагуры, при которой вырабатываемая электрическая знерг я имеет экономически цалесообразную полезность. Последовательное соединение ТЭП с помощью перемычек 6 позволяет повысить выходное напряжение на токовыво 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дах 7 до заданной величины. Непреобраэованная в электричество энергия через поверхность а теплообменника передаетсяохлаждающей жидкости 9, которая, в своюочередь, передает ее внешней среде, например, нагревает воду второго контура.В заявленном решении введено ограничение на диаметр сечения сферической поверхности теплоприемника бсп. которыйравен (2 - 3) диаметрам сечения сферическойповерхности эмиттеров б, для разрешения противоречия между необходимостьюувеличения бл для исключения вскипанияохлаждающей воды и возникающими приэтом потерями вырабатываемой электроэнергии за счет возрастающей экранировкисолнечных лучей сферической частью теплообменника,С увеличением бп увеличивается охлаждаемая поверхность а, при этом снижается величина удельного теплового потока ивероятность вскипания воды. Одновременно увеличивается экранировка зеркала концентратора, что уменьшает отраженныйпоток лучей и, следовательно, КПД солнечного генератора.Укаэанный диапазон границ бал объясняется диапазоном коэффициента теплоотдачи (200-600 Вт/см ) для естественнойконвекции в воде. Для исключения пузырькового кипения воды температура теплоотдающей поверхности а должна быть100-125 С,Расчетная оценка солнещого генератора электрической мощностью 1 кВт показывает оптимальное значение соотношениябп/б, г = 2-3 (с учетом указанного диапазона коэффициента теплоотдачи в воде дляестественной конвекции),Таким образом, цель изобретения повышение КПД путем обеспечения равномерного распределения теплового потока наповерхности ТЭП достигается за счет расположения воспринимающей энергию солнцаповерхности эмиттеров на воображаемойсфере. что, практически, исключает потеритепла в фокусном пятне за счет краевогоэффекта свойственного для плоских поверхностей, и выполнения теплоприемника ввиде полого усеченного шарового спектрасферическая часть которого концентричнавоображаемой сфере расположения эмиттеров, омывается снаружи теплоносителем отпериферии к центру для съема тепла от ТЭП,установленных на внутренней поверхности.При этом, диаметру сечений сферическихтеплоотдающей (бсп) и тепловоспринимающей (б, ) поверхностей связаны соотношениембспlд эХ -2-3Выбранная форма теплоотдающей поверхности теплоприемника позволяет обеспечить естественную конвекцию воды и ее направленное движение от периферии к центру, что несколько повышает КПД преобразователя эа счет исключения электропривода насоса для принудительной конвекции воды либо уменьшения времени его работы. Формула изобретения1. СОЛНЕЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий концентратор энергии, в фокусе которого расположен теплообменник с размещенными внутри последовательно соединенными электродами термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), и систему охлаждения последних, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем обеспечения равномерного распределения теплового потока на поверхности ТЭП, теплоприемник выполнен в виде полого усеченного шарового сектора, на внутренней поверхности сферической части которого изолировано установлены ТЭП, а внешняя поверхность омывается теплоносителем от периферии к центру, при этом теплоПредлагаемый солнечный генераторимеет следующие преимущества:оптимизирован по потерям электрической мощности, связанным с удалением не преобразованного в электрическуюэнергию тепла; оптимизирован по тепловому полю эмиссионной поверхности ТЭП; обеспечивает требования ремонтопригодности.10 воспринимающая поверхность эмиттероврасположена на воображаемой сфере,15концентрической части теплоприемника,2, Генератор по и. 1. отличающий.ся тем, что диаметры сечений сферических поверхностей тепло приемника иэмиттеров связаны соотношением20 бсп/Оэ= 2-3,где дсп - диаметр сечения сфериче-.ской поверхности теплообменника;бэк - - диаметр сечения сферическойповерхности эмиттеров.3, Генератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что внутренняя полостьтеплоприемника заполнена нейтральнымгазом. например аргоном, или вакууми 30 рована,1825071 Составитель Н Техред М,Морг орректор Н. Милюков чкин едактор С, Кулаков тал Подписное Тираж НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб аказ 15 Производственно-издательский колбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10