CN103147949B - 一种热声双作用油润滑发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种热声双作用油润滑发电系统，其具有至少三级串接的基本单元，每级基本单元均由热声转换装置、谐振装置和油润滑发电机组成；热声转换装置由依次连接的第一室温换热器、回热器、非室温换热器、热缓冲管和第二室温换热器组成；谐振装置的双U型管内装互不相溶的液体A和液体B；双U型管的三根竖直管内液面之上分别具有空腔。油润滑发电机与液体B液面上的空腔相连；上一级基本单元的第一空腔与下一级基本单元的热声转换装置的第一常温换热器相连，末级基本单元的第一空腔与首级热声转换装置的第一常温换热器相连；本发明使用油润滑发电机将机械能转换为电能，降低系统工艺要求和制造成本，同时提高系统可靠性。

Description

一种热声双作用油润滑发电系统
技术领域
本发明涉及能源动力技术中的油润滑发电系统，特别涉及一种热声双作用油润滑发电系统。
背景技术
双作用热声发电机是一种新型的能量转换装置，它利用热声效应原理将热能转化为声波形式的机械能，再利用直线发电机将机械能转换为可方便使用的电能。热声发电机是以外热源为驱动，不必消耗化石能源，可以充分利用工业废热、太阳能等作为其驱动热源，在化石能源日渐枯竭的今天有着广阔的应用前景。
图1为一种双作用热声发电机的结构示意图。它主要由三个基本单元组成，每个基本单元包括热声转换部件和直线发电机。热声转换部件为依次连接的第一室温换热器1，回热器2，非室温换热器3，热缓冲管4和第二室温换热器5。直线发电机主要由活塞9、气缸10、支撑板簧11、定子12、动子13等组成。热声转换部件吸收外接热量，将热能转换为声波形式的机械能，推动直线发电机的活塞9往复运动，带动发电机动子13与定子12之间相对运动，从而向外输出电能。在热声转换部件中是不能存在润滑油的，否则润滑油附着在换热器和回热器内表面上，其热力性能会急剧恶化，因此在发电机中不能采用润滑油对气缸和活塞之间进行润滑。直线发电机采用板簧支撑活塞和动子，使活塞与气缸之间形成微小的间隙但不相互接触，这样既起到了很好的密封作用，同时也解决了润滑的问题。直线发电机的巧妙结构虽然可以解决无油密封的问题，但是直线发电机是一种崭新的技术，其工艺要求非常高，工业化生产的技术还很不成熟，因此在实际的应用中还存在很大的障碍。
目前气缸与活塞之间采用润滑油进行密封和润滑是一种非常成熟的技术，图2所示就是一种采用油润滑的发电机结构示意图，机械能推动活塞往复运动，往复运动被曲柄连杆机构转换为旋转运动，旋转的转子14通过与定子12之间电磁感应将机械能转换为电能。曲柄15上可以连接多个连杆16和气缸10构成一种多缸的发电机结构。当然采用润滑油对活塞9和气缸10进行润滑的发电机还有很多其它结构，这里只是列举其中的一种。
发明内容
本发明目的在于提供一种热声双作用油润滑发电系统，用以解决现有技术中的缺陷，能够降低生产成本，提高使用寿命。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的热声双作用油润滑发电系统，其具有至少三级串接的基本单元，每级基本单元均由一个热声转换装置、一个谐振装置和一个油润滑发电机8组成；
所述热声转换装置由依次连接的第一室温换热器1、回热器2、非室温换热器3、热缓冲管4和第二室温换热器5组成；所述非室温换热器为工作在非室温环境下的温度换热器；
所述谐振装置包括一个双U型管18，该双U型管18内装有互不相溶的液体A和液体B；液体B装于所述双U型管18的第一根竖直管上部，液体A装于所述双U型管18的管内其余部分；所述双U型管18的三根竖直管内液面之上分别具有第一空腔、中间空腔和第二空腔；所述第二室温换热器5与所述双U型管18的中间空腔相连；所述双U型管18的第二空腔与所述油润滑发电机8相连,所述第二空腔位于双U型管18装有液体B的竖直管上部；
至少三级串接的基本单元中的上一级基本单元的双U型管18的第一空腔与下一级基本单元的热声转换装置的第一室温换热器1相连，末级基本单元的双U型管18的第一空腔与首级热声转换装置的第一室温换热器1相连。
所述双U型管18的第一空腔、中间空腔和第二空腔内均漂浮有一个固体浮子17。
所述的液体A为离子液体、水或液态金属。
所述的油润滑发电机为多缸油润滑发电机，所述的各级基本单元共用一台多缸油润滑发电机。
本发明具有下述优点：
本发明的热声双作用油润滑发电系统具有：使用工艺成熟、价格低廉的油润压缩机替代了工艺尚不成熟、价格昂贵的直线发电机，大大降低系统成本，提高系统的使用寿命。
附图说明
图1为现有的热声双作用发电系统的结构示意图；
图2为现有的一种油润滑发电机的结构示意图；
图3为本发明的热声双作用油润滑发电系统(实施例1)的结构示意图；
图4为本发明的热声双作用油润滑发电系统(实施例2)的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步描述本发明，显然，所述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：图3为本发明热声双作用油润滑发电系统的一实施例的示意图，其具有三级(首级、中级及末级)基本单元，每级基本单元均由一个热声转换装置、一个谐振装置和一个油润滑发电机8组成；
所述热声转换装置由依次连接的第一室温换热器1、回热器2、非室温换热器3、热缓冲管4和第二室温换热器5组成；所述非室温换热器为工作在非室温环境下的温度换热器；
所述谐振装置包括一个双U型管18，该双U型管18内装有互不相溶的液体A和液体B；液体B装于所述双U型管18的第一根竖直管上部，液体A装于所述双U型管18的管内其余部分；所述双U型管18的三根竖直管内液面之上分别具有第一空腔、中间空腔和第二空腔；所述第二室温换热器5与所述双U型管18的中间空腔相连；所述双U型管18的第二空腔与所述油润滑发电机8相连,所述第二空腔位于双U型管18装有液体B的竖直管上部；
三级串接的基本单元中的首级基本单元的双U型管18的第一空腔与中级基本单元的热声转换装置的第一室温换热器1相连，中级本单元的双U型管18的第一空腔与末级基本单元的热声转换装置的第一室温换热器1相连，末级基本单元的双U型管18的第一空腔与首级热声转换装置的第一室温换热器1相连。
本实施例的液体A可以为水或液态汞(任一离子液体均可以)；液体B与油润滑发电机8的润滑油相同，
系统工作时，向非室温换热器3内加入热量，将其温度升高，回热器2内就会建立一定的温度梯度，当该温度梯度增大到一定值时，系统内就会产生自激振荡的压力波，压力波在回热器2和非室温换热器3内将热能吸收并转换为声波形式的机械能进入热缓冲管4、第二室温换热器5和双U型管，推动液体A和液体B做往复运动；液体B将其中一部分能量进一步传递给油润滑发电机8，通过油润滑发电机8将机械能转换为电能，液体A则将剩余能量反馈给下一级基本单元中的第一室温换热器1；
在该系统中因为液体B与液体A互不溶解，液体B始终位于与油润滑压缩机相连的竖直管内，不会进入热声转换装置内，因此热声转换装置可以保持其高效的性能，其产生的声功可以被高效、工艺成熟、廉价的油润滑压缩机转换为电能输出。
在本实施例中，非室温换热器3也可以保持在低温状态，这样回热器2内同样也可以建立温度梯度，也可以让系统产生自激振荡的压力波对外输出电能，但功流传输的方向会发生改变；压力波在回热器2内将热能吸收并转换为声波形式的机械能进入第一室温换热器1和双U型管，推动液体A和液体B做往复运动；液体B将其中一部分能量进一步传递给油润滑发电机，通过发电机将机械能转换为电能，液体A则将其余能量反馈给另一个基本单元中的第二室温换热器5、热缓冲管4和非室温换热器3。
实施例2：图4为本发明热声双作用油润滑发电系统的第二实施例的示意图，它有四级基本单元，每级基本单元中的热声转换装置和谐振装置与第一实施例相同，但在谐振装置的双U型管18的三根竖直管的液面上均漂浮有一个固体浮子17；固体浮子的直径比竖直管直径略小，基本占据了整个液面，这样主要是为了防止液体在高速振动时位于液面的液体与液柱主体发生脱离而雾化；在第一实施例中每级基本单元中均有一个独立的单缸油润滑发电机，在本实施例中采用多缸油润滑发电机，因此四级基本单元可以共用一个该多缸油润滑发电机。
本实施例中的热声双作用油润滑发电系统也具有第一实施例中的热声双作用油润滑发电系统相类似的工作原理和技术效果，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种热声双作用油润滑发电系统，其特征在于，其具有至少三级串接的基本单元，每级基本单元均由一个热声转换装置、一个谐振装置和一个油润滑发电机(8)组成；
所述热声转换装置由依次连接的第一室温换热器(1)、回热器(2)、非室温换热器(3)、热缓冲管(4)和第二室温换热器(5)组成；所述非室温换热器为工作在非室温环境下的换热器；
所述谐振装置包括一个双U型管(18)，该双U型管(18)内装有互不相溶的液体A和液体B；液体B装于所述双U型管(18)的第一根竖直管上部，液体A装于所述双U型管(18)的管内其余部分；所述双U型管(18)的三根竖直管内液面之上分别具有第一空腔、中间空腔和第二空腔；所述第二室温换热器(5)与所述双U型管(18)的中间空腔相连；所述双U型管(18)的第二空腔与所述油润滑发电机(8)相连,所述第二空腔位于双U型管(18)装有液体B的竖直管上部；
至少三级串接的基本单元中的上一级基本单元的双U型管(18)的第一空腔与下一级基本单元的热声转换装置的第一室温换热器(1)相连，末级基本单元的双U型管(18)的第一空腔与首级热声转换装置的第一室温换热器(1)相连。
2.根据权利要求1所述的热声双作用油润滑发电系统，其特征在于，所述双U型管(18)的第一空腔、中间空腔和第二空腔内均漂浮有一个固体浮子(17)。
3.根据权利要求1或2所述的热声双作用油润滑发电系统，其特征在于，所述的液体A为离子液体、水或液态金属。
4.根据权利要求1所述的热声双作用油润滑发电系统，其特征在于，所述的油润滑发电机(8)为多缸油润滑发电机，所述的每级基本单元共用一台多缸油润滑发电机。
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