CN104533582A - 汽车尾气磁流体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车尾气磁流体发电装置，包括发动机、气流加速管道、磁流体发电机构，所述发动机的排气口连接气流加速管道的进气口，气流加速管道的出气口连接磁流体发电机构的进气口；所述气流加速管道包括前后衔接的收缩管和扩张管；所述磁流体发电机构包括对置的N极超导磁体和S极超导磁体，N极超导磁体和S极超导磁体之间设置有自前向后延伸的磁流体通道，磁流体通道的前端入口连接所述气流加速管道的出口，磁流体通道的左侧设置有左电极，磁流体通道的右侧设置有右电极，左电极和右电极之间通过导线连接蓄电池。本发明汽车尾气磁流体发电装置，将汽车尾气的热能和动能加以利用，使之转换为电能，并储存在蓄电池中为汽车各零部件供电。

Description

汽车尾气磁流体发电装置

技术领域

本发明属于汽车节能领域，涉及一种利用汽车尾气来发电的装置。

背景技术

如今，汽车普及率越来越高。汽车在给人们生活带来便利的同时，汽车尾气的大量排放却给环境带来很大的污染。如何提高汽车尾气的利用效率，减少污染物的排放一直备受人们关注。在以汽油和柴油为燃料的汽车中，排放物中除含有各种化合物之外，还含有大量650K-760K左右的低温等离子体，这些等离子体含有大量高温电子、离子、激发态粒子。另外，汽车尾气往往具有较高的速度和温度，如果直接将尾气通过排气管排放出去会造成较大的热量散失和动能耗散，如果将这部分尾气余热和动能加以利用使之转换成电能储存在蓄电池中并为汽车各零部件供电，则可起到节能减排的效果，而汽车尾气中电导率很高的等离子体就可以作为发电的重要介质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将汽车尾气的热能和动能加以利用，使之转换为电能，并储存在蓄电池中为汽车各零部件供电。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

汽车尾气磁流体发电装置，包括发动机、气流加速管道、磁流体发电机构，所述发动机的排气口连接气流加速管道的进气口，气流加速管道的出气口连接磁流体发电机构的进气口；

所述气流加速管道包括前后衔接的收缩管和扩张管，收缩管的入口连接发动机的排气口，扩张管的出口连接磁流体发电机构的进气口，收缩管和扩张管的连接处构成喉部，发动机的排气口排出的高温亚音速尾气气流在收缩管内速度逐渐增加，至喉部时气流速度达到声速，气流在扩张管内速度继续增加，形成高温超音速气流，根据空气动力学的知识，亚音速气流在截面积逐渐减小的管道中流动时，速度不断增加，超音速气流在截面积不断增加的管道中流动时，速度不断增加；所述气流加速管道的内壁上覆有避免气流温度下降的绝热材料层；

所述磁流体发电机构包括对置的N极超导磁体和S极超导磁体，N极超导磁体和S极超导磁体之间设置有自前向后延伸的磁流体通道，磁流体通道的前端入口连接所述气流加速管道的出气口，磁流体通道内的左侧设置有左电极，磁流体通道内的右侧设置有右电极，左电极和右电极之间通过导线连接位于磁流体通道外的蓄电池，该蓄电池用于为汽车的各零部件供电；

所述发动机、气流加速管道之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封，所述气流加速管道、磁流体发电机构之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封。

进一步，所述磁流体通道自前向后逐渐扩口。磁流体通道之所以采用自前向后逐渐扩口的结构，是为了使从气流加速管道喷出的超音速气流在磁流体通道中得到进一步加速，从而可获得更高的发电效率。另外，这种通道结构设计较为简单，在小型发电装置中采用此通道结构可以节约成本。

进一步，所述磁流体通道为双层结构，磁流体通道的外壳用来承受尾气流体的压力并且保证气密性，磁流体通道的外壳采用加工工艺性能优良、尺寸稳定性好且耐热性能良好的高强度玻璃钢外壳，磁流体通道的外壳内覆有绝缘内衬材料层，绝缘内衬材料层采用阻燃性良好、分子结构稳定且耐热冲击的聚碳酸酯层。

进一步，所述左电极和右电极采用耐高温高速气流冲击和腐蚀的水冷金属电极，在高温高速气流的冲击下，为了使磁流体发电装置的左电极和右电极有较好的耐高温、耐腐蚀、耐冲刷性能，左电极和右电极拟采用水冷金属电极。

进一步，所述气流加速管道的收缩管为类锥形管，气流加速管道的扩张管为类锥形管。

进一步，所述气流加速管道为拉法尔喷管，该拉法尔喷管的收缩管为类锥形管，拉法尔喷管的扩张管为类锥形管。

作为优选的一种方案：所述N极超导磁体替换成N极永磁体，S极超导磁体替换成S极永磁体。

所述N极永磁体和S极永磁体采用NF30H汝铁硼永磁体，这种永磁体不仅有较高的剩余磁通密度，而且成本也较低。

本发明的技术构思是：通过气流加速管道将发动机排出的高温亚音速尾气进行加速，形成高温超音速气流，高温超音速气流通入磁流体发电机构的磁流体通道中，由于高温超音速气流中含有导电性很强的低温等离子体，这些正负粒子在N极超导磁体和S极超导磁体形成的磁场中受到洛伦兹力后向左、右电极发生偏转并逐渐积累电势，通过导线将左、右电极与蓄电池相连，可将磁流体发电机构产生的直流电储存在蓄电池中，从而将产生的电能加以利用并为汽车各零部件供电。之所以要形成高温超音速气流，一是因为气流温度越高，气体越容易电离出等离子体，等离子体是磁流体发电的必要工质。二是由霍尔效应原理可知，利用磁流体装置发电，只要加快带电流体(高温超音速气流中含有电离的可导电的等离子体，因此可称为带电流体)的喷射速度，就可相应的提高发电效率。

本发明的有益效果是：在不影响汽车正常工作的情况下，可以有效的利用汽车尾气中的热能和动能使之转换为有用的电能，并储存在蓄电池中为汽车各零部件供电，达到了节能减排的目的。另外，本发明结构简单、易于安装。

附图说明

图1为本发明汽车尾气磁流体发电装置的原理图；

图2为本发明的气流加速管道的结构示意图；

图3为本发明的磁流体发电机构的结构示意图；

附图标记说明：1、收缩管；2、喉部；3、扩张管；4、绝热材料层；5、蓄电池；61、N极超导磁体；62、S极超导磁体；7、磁流体通道；81、左电极、82、右电极。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述：

参照图1-3：汽车尾气磁流体发电装置，包括发动机、气流加速管道、磁流体发电机构，所述发动机的排气口连接气流加速管道的进气口，气流加速管道的出气口连接磁流体发电机构的进气口；

所述气流加速管道包括前后衔接的收缩管1和扩张管3，收缩管1和扩张管3为锥形管，收缩管1的入口连接发动机的排气口，收缩管1的出口连接扩张管3的入口，扩张管3的出口连接磁流体发电机构的进气口，收缩管1和扩张管3的连接处构成喉部2，发动机的尾气在收缩管1内形成速度逐渐增加的高温亚音速气流，至喉部2时气流速度达到声速，发动机的排气口排出的高温亚音速尾气气流在收缩管1内速度逐渐增加，至喉部2时气流速度达到声速，气流在扩张管3内速度继续增加，形成高温超音速气流，根据空气动力学的知识，亚音速气流在截面积逐渐减小的管道中流动时，速度不断增加，超音速气流在截面积不断增加的管道中流动时，速度不断增加；所述气流加速管道的内壁上覆有避免气流温度下降的绝热材料层4；采用绝热材料层4是为避免气流温度下降导致导电的等离子体导电性变差，从而使得带电流体导电性能降低；

所述磁流体发电机构包括对置的N极超导磁体61和S极超导磁体62，N极超导磁体61和S极超导磁体62之间设置有自前向后延伸的磁流体通道7，磁流体通道7的前端入口连接所述气流加速管道的出气口，磁流体通道7内的左侧设置有左电极81，磁流体通道7内的右侧设置有右电极82，左电极81和右电极82之间通过导线连接位于磁流体通道7外的蓄电池5。该蓄电池5用于为汽车的各零部件供电。N极和S极磁体采用超导磁体的优点是：永磁体磁感应强度一般不高于2.5T，而超导磁体磁感应强度可以达到5T，采用超导磁体可以增强磁场强度从而可以大大提高发电效率。

所述发动机、气流加速管道之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封，所述气流加速管道、磁流体发电机构之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封。

所述磁流体通道自前向后逐渐扩口。磁流体通道之所以采用自前向后逐渐扩口的结构，是为了使从气流加速管道喷出的高温超音速气流在磁流体通道中得到进一步加速，从而可获得更高的发电效率。另外，这种通道结构设计较为简单，在小型发电装置中采用此通道结构可以节约成本。

所述磁流体通道为双层结构，磁流体通道的外壳用来承受尾气流体的压力并且保证气密性，磁流体通道的外壳采用加工工艺性能优良、尺寸稳定性好且耐热性能良好的高强度玻璃钢外壳，磁流体通道的外壳内覆有绝缘内衬材料层，绝缘内衬材料层采用阻燃性良好、分子结构稳定且耐热冲击的聚碳酸酯层。

所述左电极和右电极采用耐高温高速气流冲击和腐蚀的水冷金属电极，在高温高速气流的冲击下，为了使磁流体发电装置的左电极和右电极有较好的耐高温、耐腐蚀、耐冲刷性能，左电极和右电极拟采用水冷金属电极。

本实施例中，所述气流加速管道的收缩管为类锥形管，气流加速管道的扩张管为类锥形管。

本实施例的工作原理是：

首先，发动机中的燃气流在燃烧室压力作用下，经过气流加速管道向后运动。经过收缩管1时，高温亚音速气流（气流速度小于声速）随截面积缩小而速度逐渐增加，至喉部2时气流速度达到声速，继续流经扩张管3时气流速度随截面积增大继续增加，形成高温超音速气流，从而从气流加速管道出气口排出的是高温超音速气流。

然后，气流加速管道出气口的高温超音速气流通入磁流体发电机构的磁流体通道7中，由于气流中含有导电性很强的低温等离子体，这些正负粒子在N极超导磁体和S极超导磁体形成的磁场中受到洛伦兹力后向左、右电极发生偏转并逐渐积累电势，本实施例中，正粒子向左偏转形成正极，负粒子向右偏转形成负极，通过导线将左、右电极与蓄电池5相连，可将磁流体发电机构产生的直流电储存在蓄电池5中，从而将产生的电能加以利用并为汽车各零部件供电。之所以要形成高温超音速气流，从温度方面来讲是因为气流温度越高，气体越容易电离出等离子体，等离子体是磁流体发电的必要工质。从速度方面来讲是由霍尔效应原理可知，利用磁流体装置发电，只要加快带电流体(高温超音速气流中含有电离的可导电的等离子体，因此可称为带电流体)的喷射速度，就可相应的提高发电效率。

为提高本装置的发电效率，一方面可使用磁感应强度大的N极超导磁铁和S极超导磁铁，另一方面，可在发动机的燃油里添加易于电离的少量无机物碳酸钾，从而使燃烧气体具有更高的电导率。

本发明结构简单、易于安装，在不影响汽车正常工作的情况下，可以有效的利用汽车尾气中的热能和动能使之转换为有用的电能，并储存在蓄电池中为汽车各零部件供电，达到了节能减排的目的。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，所述N极超导磁体替换成N极永磁体，S极超导磁体替换成S极永磁体。N极永磁体和S极永磁体采用常规永磁体，具体为NF30H汝铁硼永磁体，这种永磁体不仅有较高的剩余磁通密度，而且成本也较低。本实施例的其他结构与实现方式与实施例一相同。

实施例三

本实施例中，所述气流加速管道为拉法尔喷管，该拉法尔喷管的收缩管为类锥形管，拉法尔喷管的扩张管为类锥形管。本实施例的其他结构与实现方式与实施例一相同。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：包括发动机、气流加速管道、磁流体发电机构，所述发动机的排气口连接气流加速管道的进气口，气流加速管道的出气口连接磁流体发电机构的进气口；

所述气流加速管道包括前后衔接的收缩管和扩张管，收缩管的入口连接发动机的排气口，扩张管的出口连接磁流体发电机构的进气口，收缩管和扩张管的连接处构成喉部，发动机的排气口排出的高温亚音速尾气气流在收缩管内速度逐渐增加，至喉部时气流速度达到声速，气流在扩张管内速度继续增加，形成高温超音速气流；所述气流加速管道的内壁上覆有避免气流温度下降的绝热材料层；

所述磁流体发电机构包括对置的N极超导磁体和S极超导磁体，N极超导磁体和S极超导磁体之间设置有自前向后延伸的磁流体通道，磁流体通道的前端入口连接所述气流加速管道的出气口，磁流体通道内的左侧设置有左电极，磁流体通道内的右侧设置有右电极，左电极和右电极之间通过导线连接位于磁流体通道外的蓄电池；

所述发动机、气流加速管道之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封，所述气流加速管道、磁流体发电机构之间的连接处通过螺钉固定，并由密封材料密封。

2.如权利要求1所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述磁流体通道自前向后逐渐扩口，以使从气流加速管道喷出的高温超音速气流在磁流体通道中进一步加速以提高发电效率。

3.如权利要求1或2所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述磁流体通道为双层结构，磁流体通道的外壳用来承受尾气流体的压力并且保证气密性，磁流体通道的外壳采用耐热性能良好的高强度玻璃钢外壳，磁流体通道的外壳内覆有绝缘内衬材料层，绝缘内衬材料层采用阻燃性良好、分子结构稳定且耐热冲击的聚碳酸酯层。

4.如权利要求3所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述左电极和右电极采用耐高温高速气流冲击和腐蚀的水冷金属电极，在高温高速气流的冲击下，为了使磁流体发电装置的左电极和右电极有较好的耐高温、耐腐蚀、耐冲刷性能，左电极和右电极拟采用水冷金属电极。

5.如权利要求4所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述气流加速管道的收缩管为类锥形管，气流加速管道的扩张管为类锥形管。

6.如权利要求5所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述气流加速管道为拉法尔喷管，该拉法尔喷管的收缩管为类锥形管，拉法尔喷管的扩张管为类锥形管。

7.如权利要求1所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述N极超导磁体替换成N极永磁体，S极超导磁体替换成S极永磁体。

8.如权利要求7所述的汽车尾气磁流体发电装置，其特征在于：所述N极永磁体和S极永磁体采用NF30H汝铁硼永磁体。