一种太阳能空气压缩机的制作方法

本发明涉及一种太阳能驱动的空气压缩机，属于太阳能热利用
技术领域：
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背景技术：
：压缩机在暖通空调、石油化工和提供工业驱动动力等领域具有重要作用，但传统压缩机以电为驱动能源来制取高压高温空气，能耗较高，且噪声较大，加工精度要求较高。太阳能作为可再生清洁能源，其取之不尽用之不竭，是可再生能源重要的组成部分，将太阳辐射能应用在空气压缩机中可大大减少压缩机的使用成本。技术实现要素：本发明提供一种太阳能空气压缩机，该太阳能压缩机结构简单，制造成本低，以太阳辐射能作为驱动能源，高效节能，对环境无污染。1.一种太阳能空气压缩机，其特征在于：聚焦菲涅尔透镜(1)和压缩空气罐(13)均固定在支架(2)上,且菲涅尔透镜和压缩空气罐的中心线相同；调节器一安装在支架底部中心处，调节器二安装在支架与底座的连接处；压缩空气罐(13)内设置吸热管(3)，且吸热管上端开口、下端封闭；压缩空气罐(13)底部焊有进气管道(7)和出气管道(16)，进气管道(7)和出气管道(16)上分别装有进气阀门(6)和出气阀门(15)，用于控制空气的流进和流出；压缩空气罐内部装有冷却盘管(14)，冷却盘管(14)外部连接有循环水路。2.进一步，法兰一(19)中间开有圆形通光孔(29)，法兰一(19)和法兰二(20)中间有圆柱形凹槽(28)，用于固定石英玻璃(18)；吸热管上端焊接在法兰二(20)上，吸热管底部为半球形，法兰三(21)与压缩空气罐焊接在一起，三块法兰之间装有石墨垫片(23),通过螺栓与螺母进行紧固。3.进一步，压缩空气罐内装有压力传感器(25)和温度传感器(26),用于检测容器内气体的压力和温度。4.进一步，调节器一采用涡轮减速机，调节器二采用滑动轴承。5.进一步，压缩空气罐外包有保温棉(12)，6.进一步，压缩空气罐(13)还通过支撑杆固定在支架内。7.应用所述太阳能空气压缩机的方法，其特征在于：调节器一(5)用于调整支架的高度角，手动调节器二(8)用于调整支架的水平方位角，从而保证太阳光线垂直照射在点聚焦菲涅尔透镜上；经菲涅尔透镜汇聚的太阳能穿过入光窗口后，照射在吸热管内壁面上，经过多次反射被转化为热能，吸热管温度升高后与压缩空气罐内的空气进行对流换热；当空气的压力和温度升高到设定值后，出气管道(16)的单向阀门打开，向外输送高温高压空气，此时装置不接受太阳辐射；当压力容器内空气压力经放气后降到大气压力时，关闭出气阀门，冷却盘管内输入循环水进行冷却，直至压缩空气罐内空气压力降到设定的负压后，打开工作介质进口管上的进气阀门，压缩空气罐吸入环境空气；直至压力升高到大气压力后，关闭进气阀门，装置重新接受太阳辐射，如此反复操作，制取需要的压缩空气。本发明可对太阳光线进行双轴追踪，其特征在于，点聚焦菲涅尔透镜(1)和压缩空气罐(13)固定在支撑架(2)上,菲涅尔透镜和压缩空气罐的中心线相同。加热过程手动调节器一(5)可调整支架的高度角，手动调节器二(8)可调整支架的水平方位角，从而保证太阳光线垂直照射在点聚焦菲涅尔透镜上。调节器一可使用涡轮减速机，安装在支架侧面底部中心处，调节器二可使用滑动轴承，安装在支架与底座的连接处。压缩空气罐(13)结构如图2所示，法兰一(19)中间开有圆形通光孔(29)，法兰一(19)和法兰二(20)中间有圆柱形凹槽(28)，用于固定石英玻璃(18)。石英玻璃不但透光率高，而且还能有效减少吸热管(3)与环境间的对流换热。吸热管根部焊接在法兰二(20)上，吸热管上端开口、下端封闭，底部为半球形，这样能更好的吸收太阳辐射。法兰三(21)与压力容器(22)焊接在一起，三块法兰之间装有耐高温的石墨垫片(23),通过螺栓与螺母(24)进行紧固。压力容器内装有压力传感器(25)和温度传感器(26),用于检测容器内气体的压力和温度。其底部焊有进气管道(7)和出气管道(16)，管道上分别装有进气阀门(6)和出气阀门(15)，用于控制空气的流进和流出。压力容器内部装有冷却盘管(14)，用于对容器内空气进行冷却。压力容器和法兰外包有保温棉(12)，加热时可减少装置与外界的传热损失。本发明的工作过程：经菲涅尔透镜汇聚的高密度太阳能穿过入光窗口后，照射在吸热管内壁面上，经过多次反射被转化为热能，吸热管温度升高后与压力容器内的空气进行对流换热。当空气的压力和温度达到一定值时，工作介质出口管上的单向阀门打开，向外输送高温高压空气，此时装置不接受太阳辐射。当压力容器内空气压力经放气后降到大气压力时，关闭放气阀门，冷却盘管内输入循环水进行冷却，直至压力容器内空气压力降到一定的负压后，打开工作介质进口管上的进气阀门，压力容器可吸入环境空气。直至压力升高到大气压力后，关闭进气阀门，装置重新接受太阳辐射，如此反复操作，制取需要的压缩空气。本发明以太阳辐射作为驱动能源，具有结构简单，运行成本低，高效清洁对环境无污染的优点。附图说明图1太阳能空气压缩机系统示意图图2加热过程支架高度角和方位角示意图图3压缩空气罐结构示意图图4法兰一结构示意图图5加热过程容器内空气温度和压力随时间变化的曲线图图6冷却过程容器内空气温度和压力随时间变化的曲线图图中，1.点聚焦菲涅尔透镜，2.支撑架，3.吸热管，4.支撑杆，5.手动调节器一，6.进气阀门，7.进气管道，8.手动调节器二，9.循环水路，10.底座，11.循环水泵，12.保温棉，13.压缩空气罐，14.冷却盘管，15.出气阀门，16.出气管道，17.冷却水箱，18.石英玻璃，19.法兰一，20.法兰二，21.法兰三，22.压力容器，23.石墨垫片，24.螺栓与螺母，25.压力传感器，26.温度传感器，27.螺栓孔，28.玻璃凹槽，29.通光孔。具体实施方式下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实例。压力容器的容积为35l，吸热管长度为0.3m，当太阳能空压机进行加热时，调节器一(5)和调节器二(8)调整压缩空气罐的垂直高度角和水平方位角对太阳光进行双轴追踪，空气在压力容器(12)内被等容加热。如图4所示，在太阳辐射比较稳定的情况下，容器内空气温度和压力是逐步上升的，且变化趋势基本相同。加热100分钟后，对菲涅尔透镜(1)进行遮光处理，然后打开放气阀门(15)，表1为放气时罐内空气各参数数值。直到容器内空气压力降为环境大气压时关闭放气阀门，然后打开循环水泵(11),对容器内空气进行等容冷却，冷却水平均温度为27℃，流量为0.1kg/s。如图5所示，冷却时空气温度和压力下降速率随时间增加逐渐降低，这是由于空气温度与冷却水间的温差越来越小导致的。冷却100分钟后，打开进气阀门(6),压缩空气罐可吸入环境空气，表2为吸气时罐内空气各参数数值。当容器内空气压力升至当地环境压力时，关闭进气阀门,然后开始下一轮加热。表1放气前温度91.5℃放气前压力0.1245mpa放气后温度78℃放气后压力0.1mpa放气量5.9g表2吸气前温度47.2℃吸气前压力0.0895mpa吸气后温度41℃吸气后压力0.1mpa吸气量4.3g当前第1页12