一种太阳能光热交换发电教学实训装置的制作方法

本技术涉及教学实训装置，尤其是涉及一种太阳能光热交换发电教学实训装置。

背景技术：

1、为了紧跟节能环保的步伐，很多企业以及研究工作者已经将绿色能源的开发利用作为未来的主要发展研究方向。而学校作为人才的输送摇篮，让学生对绿色能源的初步了解也变得尤为重要。

2、而随着工业的不断发展，很多地区都会实施相应的限电政策，因此，利用空气能、太阳能、风能等发电成为很多学校教学的方向。

3、但在现有的绝大多数太阳能教学实训装置仅局限于光伏发电领域。市场上常见的教学设备如太阳能光伏发电实验箱、光伏并网逆变实训台等，均以光伏电池组件的输出特性、最大功率点追踪、并网控制等内容为主。这类设备虽然能够满足光伏发电原理的教学需求，但完全忽略了太阳能热源发电这一同样重要的技术方向。学生通过此类设备无法了解太阳能集热、热交换、工质相变、膨胀做功等光热发电关键环节，导致对太阳能利用技术体系的认知存在严重缺失。

技术实现思路

1、本实用新型的目的：为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种太阳能光热交换发电教学实训装置，能够将太阳能集热结构与热力发电部件有机结合的教学实训装置，实现太阳能热源发电全过程的可视化、模块化教学，填补当前教学设备领域的技术空白。

2、本实用新型的技术方案：一种太阳能光热交换发电教学实训装置，包括实训台，所述实训台上设有膨胀机、冷凝器、压缩机以及热交换器，所述膨胀机的进口与压缩机的出口连接，膨胀机的出口与热交换器的第一路进口连接，所述冷凝器的进口与热交换器的第一路出口连接，压缩机的进口与热交换器的第二路出口连接，还包括有太阳模拟灯、集热管以及反光板，所述集热管设于太阳模拟灯与反光板之间，集热管的进口与冷凝器的出口连接，集热管的出口与热交换器的第二路进口连接。

3、采用上述技术方案，压缩机工作后产生高温高压气体推动膨胀机做工带动发电机工作，膨胀机出口的气体经过热交换器的第一路到冷凝器冷却，冷却后进入集热管内，在集热管里蒸发吸收热量，再经过热交换器的第二路回到压缩机，完成一个循环，太阳模拟灯与反光板模拟聚光集热，集热管吸收热量后通过热交换器传递给循环工质，驱动膨胀机做功，清晰呈现“光能→热能→机械能”的转换链条，填补了现有教学设备仅能进行光伏发电实训的技术空白，集热管与热交换器直接连接，使学生能够直观观察太阳能集热温度、热交换器两侧工质参数变化，深入理解热交换器作为“光热耦合核心”的作用，采用模拟光源代替真实太阳，不受天气时间限制，适合室内反复实训，降低了教学成本和安全隐患。

4、本实用新型的进一步设置：还包括有第一摆动架、第二摆动架、驱动第一摆动架摆动的第一驱动件以及驱动第二摆动架摆动的第二驱动件，所述太阳模拟灯固定于第一摆动架；所述反光板固定于第二摆动架上，第二摆动架上设有光敏传感器，以监测太阳模拟灯的光线角度，使反光板实时调整角度将太阳模拟灯的光反射聚焦于集热管上。

5、采用上述进一步设置，通过第一驱动件驱动第一摆动架摆动，使太阳模拟灯模拟太阳位置，光敏传感器在检测到太阳模拟灯的位置变化后，可以发出信号，第二驱动件驱动第二摆动架随着太阳模拟灯摆动，使反光板追随太阳模拟灯运动，反光板将太阳模拟灯的光源聚焦于集热管，集热管内的介质吸收热量，然后通过热交换器回到压缩机，反光板连续追踪光源，使集热管始终处于最佳受光位置，学生可对比静态与动态追踪条件下的集热温度变化，直观理解追踪式太阳能集热器的优势，摆动机构与传感器的配合，使装置更接近实际光热电站中的定日镜或槽式追踪系统，有助于培养学生对自动化追踪技术的认知。

6、本实用新型的再进一步设置：所述实训台上还设有蒸发器，所述蒸发器与集热管并联，所述蒸发器的进口与冷凝器的出口连接，蒸发器的出口与热交换器的第二路媒进口连接。

7、采用上述再进一步设置，既可单独使用任一热源，也可同时使用，模拟太阳能不足时自动切换至备用热源，保证实验连续性，学生可在相同膨胀机、冷凝器、热交换器条件下，定量对比太阳能热源与常规蒸发器热源对发电效率、膨胀机输出功率等参数的影响，深化对热源品质作用的理解，通过调节并联支路的流量配比，演示太阳能与常规能源按比例混合供热的实际工程模式，培养多能源系统优化运行意识。

8、本实用新型的再更进一步设置：所述集热管与冷凝器以及集热管与热交换器之间均通过第一管道连接，所述蒸发器与冷凝器以及蒸发器与热交换器之间均通过第二管道连接，第一管道和第二管道相连，且各管道上均设有控制阀。

9、采用上述再更进一步设置，通过各管道上控制阀的独立开闭，可以轻松实现“仅太阳能集热管工作”“仅蒸发器工作”“双热源同时工作”“按比例混合供热”等多种教学实验模式，无需拆装管路，学生可通过调节阀门开度改变流经集热管或蒸发器的工质流量，观察热交换器出口温度、膨胀机转速等参数的变化，定量研究热源流量分配对系统性能的影响，当某一路热源（如集热管）因故障或维护需要停止时，可关闭对应支路阀门，切换至另一支路继续实验，避免中断课堂教学，仅通过管道并联和阀门即实现复杂功能，无需增加额外的换热器或复杂控制单元，便于在实训装置中推广应用。

10、本实用新型的再更进一步设置：所述实训台上还设有过滤器，所述过滤器连接于热交换器的冷媒出口间。

11、采用上述再更进一步设置，有效过滤杂质，保护各个部件，避免杂质和污染物对设备的损害，保护设备正常运行。

12、本实用新型的再更进一步设置：所述实训台上还设有视液镜，所述视液镜与过滤器连接。

13、采用上述再更进一步设置，能够让实训人员直接观察介质状态，查看它是否处于正常的液态或气态。

14、本实用新型的再更进一步设置：还包括有实训架，所述第一驱动件、第二驱动件以及集热管均设于实训架上，实训架的底部设有若干第一滚轮。

15、采用上述再更进一步设置，使得太阳能模拟与集热部分成为一个可整体移动的模块，配合实训架底部的第一滚轮，教师或学生可以根据教学需要，轻松将该模块推至实训台旁或收纳至指定位置，极大地提高了装置的空间适应性和使用灵活性；由于实训架带有滚轮，整体移动便捷，可将整个模拟集热模块移至室外自然阳光下或不同照明条件的实验室区域，与太阳模拟灯进行对比实验，学生能够直观对比真实太阳光与模拟光源下的集热效率、热交换器性能差异，拓展实训内容的深度和广度，第一驱动件、第二驱动件及光敏传感器等属于相对精密的运动部件，若直接分散安装在实训台上，易受学生操作碰撞或工质泄漏影响，通过将其集中固定于独立的实训架上，并整体移动，既减少了频繁拆装对部件的损伤，又可在需要维护或检修时整体移出，便于操作，提高了装置的可靠性和使用寿命，实训台和实训架还可以分开进行教学，合用时通过管路连接即可组成完整的光热发电实训系统；分开时，实训架还可以进行太阳能追踪集热实验，教师可根据课程进度灵活组合，避免不同实验内容之间的相互干扰，提升教学效率。

16、本实用新型的再更进一步设置：所述实训台的底部均设有若干第二滚轮。

17、采用上述再更进一步设置，滚轮可采用万向滚轮，便于实训台的移动，且滚轮带刹车，操作时避免实训台移动影响实训。