一种碟式斯特林发动机预充气控制方法技术

一种碟式斯特林发动机预充气控制方法，涉及到太阳能利用领域，根据碟式太阳能斯特林热发电系统通过放置在焦点处的太阳能接收器来收集较高温度的热能，加热工质，从而驱动斯特林发电机组发电的特点，基于大气模型和林可因子模型建立无污染大气下太阳辐射模型，从而得到设备所在地的太阳辐射值，根据此辐射值，计算得到与此辐射值对应的工质量。采用本方法的模型来估计太阳辐射值，来给刚刚启动时候的碟式斯特林发动机进行充气的方法。减少了斯特林发动机重要部件的损耗和后续疲劳。避免在系统刚刚启动之时，接收器短时间内温度的急剧变化造成接收器金属的损耗和疲劳，影响其使用寿命，甚至导致工质的泄露。

Disc type Stryn engine pre inflating control method

A dish of Stryn engine pre charging control method, relates to the field of solar energy utilization, according to the thermal energy of dish type solar power generation system to collect high Sterling Ge temperature by solar receivers placed in the focal point of the heating medium, thereby driving characteristics of Stryn generator, atmospheric model and forest factor model of solar radiation model based on the atmospheric pollution, resulting in solar radiation equipment location value, according to the radiation values calculated with the value corresponding to the radiation quality. A model of this method is used to estimate the solar radiation to inflate the disc Stryn engine just started. It reduces the loss of important components of Stryn engine and subsequent fatigue. To avoid the rapid changes in the temperature of the receiver in a short period of time when the system has just started, resulting in metal loss and fatigue of the receiver, affecting its service life, and even leading to leakage of the working fluids.

【技术实现步骤摘要】
一种碟式斯特林发动机预充气控制方法
本专利技术是一种碟式斯特林发动机预充气控制方法，涉及到太阳能利用领域，目的在于减少斯特林发动机重要部件的损耗和后续疲劳。具体来说是一种无需采用外部太阳能辐射仪，采用本方法的模型来估计太阳辐射值，以此来给刚刚启动时候的碟式斯特林发动机进行充气的方法。
技术介绍
随着经济的高速发展，我们国家对能源的需求也在逐渐增大。根据国家能源局的估算，到2015年，我国的一次能源消费量将达到42亿吨标准煤，其中化石能源仍占到90％左右。化石能源是一种不可再生资源。对其大规模的开采利用，即不利于国家的可持续发展，同时又会对我们的生存环境造成严重的污染。例如，对空气质量造成严重影响的PM2.5(空气中直径小于2.5μm的微小颗粒)主要来源于化石燃料的大量使用。为了应对当前的能源危机，太阳能作为一种清洁的可再生能源，是未来15年我国能源发展的重点战略方向。我国的太阳能资源丰富，特别是在中西部地区就着巨大的开发利用前景。例如在宁夏、甘肃、新疆、青海和西藏等地区，全年日照时数为3200－3300h，即每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量约为8400MJ,相当于285kg标准燃烧所发出的热量。如果能加以有效利用，将为国家能源战略目标的实现提供强大的保障。目前在我国，太阳能的主要利用形式是光伏发电及太阳能供热。光伏发电的效率相对较低，大约为13％－15％。同时由于半导体本身物理性质及制造工艺的限制，效率很难在短时间提高。而后者的效率则可以通过碟式凹面镜聚光驱动斯特林发动机得以大大提高。碟式太阳能斯特林热发电系统利用旋转抛物面反射镜将入射阳光聚集在焦点上，通过放置在焦点处的太阳能接收器来收集较高温度的热能，加热工质，工质被高度聚集的太阳光加热并急剧膨胀，驱动斯特林发动机，进而带动发电机组发电。白天运行时斯特林发动机的一些关键部件的温度可以达到摄氏几百度。在系统刚刚启动之时，接收器的温度会在短时间内从常温上升到几百摄氏度，短时间内的温度的急剧变化会造成接收器金属的损耗和疲劳，影响其使用寿命，甚至导致工质的泄露。基于上述问题，提出了一种新的预充气方法，通过建立太阳辐射模型来估计太阳辐射值，以此在设备即将启动的前几秒钟给设备进行工质预充，使得温度急剧上升之时，有足够的工质能够带走一部分热量，降低对设备的损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为斯特林发动机提供一个预充气控制，降低启动时剧烈的温度差造成对发动机的损耗。为了实现上述目的，本专利技术的方案是：一种碟式斯特林发动机预充气控制方法，基于大气模型AirMass和林可因子Linketurbidity模型建立无污染大气下太阳辐射模型，从而得到设备所在地的太阳辐射值，根据此辐射值，计算得到与此辐射值对应的工质量，具体步骤如下：(1)根据天文算法得到太阳的高度角hs，根据天文算法，某地的太阳高度角只跟当地的时间和经纬度相关；(2)dR＝1.4899-2.1099cos(hs)+0.6322cos(2hs)+0.0253cos(3hs)-1.0022sin(hs)+1.0077sin(2hs)-0.2606sin(3hs)根据上述公式可以计算得到光学因子dR；(3)TAtm＝2.730+1.549hs-0.198cos(0.5236mo)，根据此公式计算得到TAtm；式中的mo表示月份，如该值为1表示1月份，该值为12表示12月份；(4)根据此公式计算大气质量，式中的z表示海拔高度，hs表示太阳高度角；(5)ESD,n＝EST0exp(-mdRTAtm)，根据此公式计算到达地面的直接辐射值DNI，式中的EST0为常数，该值为1322；(6)将上步得到的DNI值乘上一个影响因子β可以得到需要预先充气的大小。上述β的值需要根据不同机器类型来进行选择，在这里我们选择β＝0.1。本专利技术的有益效果是：根据碟式太阳能斯特林热发电系统利用旋转抛物面反射镜将入射阳光聚集在焦点上，通过放置在焦点处的太阳能接收器来收集较高温度的热能，加热工质，从而驱动斯特林发电机组发电的特点，经过计算，采用本方法的模型来估计太阳辐射值，以此来给刚刚启动时候的碟式斯特林发动机进行充气的方法。减少了斯特林发动机重要部件的损耗和后续疲劳。避免在系统刚刚启动之时，接收器短时间内温度的急剧变化造成接收器金属的损耗和疲劳，影响其使用寿命，甚至导致工质的泄露。具体实施方式具体步骤如下：(1)根据天文算法得到太阳的高度角hs，根据天文算法，某地的太阳高度角只跟当地的时间和经纬度相关；(2)dR＝1.4899-2.1099cos(hs)+0.6322cos(2hs)+0.0253cos(3hs)-1.0022sin(hs)+1.0077sin(2hs)-0.2606sin(3hs)根据上述公式可以计算得到光学因子dR；(3)TAtm＝2.730+1.549hs-0.198cos(0.5236mo)，根据此公式计算得到TAtm；式中的mo表示月份，如该值为1表示1月份，该值为12表示12月份；(4)根据此公式计算大气质量，式中的z表示海拔高度，hs表示太阳高度角；(5)ESD,n＝EST0exp(-mdRTAtm)，根据此公式计算到达地面的直接辐射值DNI，式中的EST0为常数，该值为1322；(6)将上步得到的DNI值乘上一个影响因子β可以得到需要预先充气的大小。β的值需要根据不同机器类型来进行选择，本专利技术中选择β＝0.1。实施例：以某地为例，通过公开数据查询可知：海拔高度约为15米，经纬度为117.0，39.13。假设机器发电的时间为2016年10月1日，上午八点，上午九点，上午十点，上午十一点，中午十二点，下午一点，下午两点，下午三点，下午四点，下午五点，下午六点以此来分别计算需要提前的充气量。(1)上午八点①通过太阳高度角天文算法，可以计算得到此时刻的太阳高度角hs为20.26。②由hs计算得到光学因子dR为0.0837079654058。③TAtm的大小为3.17873003244④大气质量m的大小为：2.69659442539⑤根据公式计算出来到达地面的直接辐射值为：645.082121676⑥由公式计算得到需要预充的气压为64.5bar(2)上午九点①通过太阳高度角天文算法，可以计算得到此时刻的太阳高度角hs为30.49。②由hs计算得到光学因子dR为0.0899675925085。③TAtm的大小为3.45529961338④大气质量m的大小为：1.88427556706⑤根据公式计算出来到达地面的直接辐射值为：735.937884863⑥由公式计算得到需要预充的气压为73.594bar(3)上午十点①通过太阳高度角天文算法，可以计算得到此时刻的太阳高度角hs为39.16。②由hs计算得到光学因子dR为0.092985345591。③TAtm的大小为3.68969436087④大气质量m的大小为：1.52941599384⑤根据公式计算出来到达地面的直接辐射值为：782.252440636⑥由公式计算得到需要预充的气压为78.225bar(4)上午十一点①通过太阳高度角天文算法，可以计算得到此时刻的太阳高度角hs为45.24。②由hs计算得到光学因子dR为0.0949264955475。③TAtm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碟式斯特林发动机预充气控制方法，其特征是：基于大气模型Air Mass和林可因子Linke turbidity模型建立无污染大气下太阳辐射模型，从而得到设备所在地的太阳辐射值，根据此辐射值，计算得到与此辐射值对应的工质量，具体步骤如下：(1)根据天文算法得到太阳的高度角h

【技术特征摘要】
1.一种碟式斯特林发动机预充气控制方法，其特征是：基于大气模型AirMass和林可因子Linketurbidity模型建立无污染大气下太阳辐射模型，从而得到设备所在地的太阳辐射值，根据此辐射值，计算得到与此辐射值对应的工质量，具体步骤如下：(1)根据天文算法得到太阳的高度角hs，根据天文算法，某地的太阳高度角只跟当地的时间和经纬度相关；(2)dR＝1.4899-2.1099cos(hs)+0.6322cos(2hs)+0.0253cos(3hs)-1.0022sin(hs)+1.0077sin(2hs)-0.2606sin(3hs)根据上述公式可以计算得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜勇，程徐，许金山，唐庭龙，赵萌，周哲哲，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12