CN104811010B - 一种气体工质管内膨胀发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体工质管内膨胀发电装置，气体工质在环形管道内吸热膨胀，推动金属滑竿切割磁感线，将热能转化为电能的新型热力发电装置，包括环形管道、工质进出口及开关阀门、金属滑竿、垂直于管道的磁场、环形管道周围的热源及辅助控制系统组成。本装置通过设备尺寸和位置优化设计及穿管磁场强度布置，将吸收的热量能够最大效率转化为电能，高度集成传统火力发电装置中的锅炉、汽轮机和发电机三者功能于一体，具有设备精简，转化效率高，适应不同品味能源转化等优点。

Description

一种气体工质管内膨胀发电装置

技术领域

本发明涉及一种热力发电设备，特别是涉及一种气体工质管内膨胀发电装置。

背景技术

传统的热力发电设备主要是气体工质通过热源加热成高温高压气体，经过管道输送到透平将气体工质中的热能转化为机械能，最后通过电机将机械能转化成电能。这样的设备存在许多的缺点：工质吸收的热能只能够部分转化为技术工，进而通过电机转发为电能，整体能源转化效率较低；设备结构复杂，各种设备通过管道和轴承连接协调才能够完成转化任务，过程中热量损耗和机械能损耗较大；目前，为提高效率而提出超临界甚至超超临界发电机组，对耐温材料提出了很高的要求。因此，本发明公开了一种热力发电设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在同一个设备内气体工质吸收热量的同时产生电能从而实现热能转化为电能效率的最大化的气体工质管内膨胀发电装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的气体工质管内膨胀发电装置，包括一个环形管道，所述的环形管道上设有工质进口和工质出口，所述的工质进口上设有进口阀门，所述的工质出口上设有出口阀门，所述的工质进口与气体工质源连接，所述的环形管道内设有第一金属滑竿、第二金属滑竿和第三金属滑竿，在所述的工质进口与所述的工质出口之间的所述的环形管道上设有控制所述的第一金属滑竿、第二金属滑竿和第三金属滑竿的滑动方向的控制栓，所述的环形管道内设有内侧金属环形导轨和外侧金属环形导轨，所述的第一金属滑竿、第二金属滑竿和第三金属滑竿的两端分别与所述的内侧金属环形导轨和外侧金属环形导轨滑动接触，所述的内侧金属环形导轨和外侧金属环形导轨分别通过导线与外界电负载电连接，一个磁场与所述的环形管道垂直设置，所述的环形管道处于一个热源中，控制系统与所述的控制栓、进口阀门和出口阀门控制连接。

采用上述技术方案的气体工质管内膨胀发电装置，气体工质在环形管道内受高温膨胀，将吸收的热能在同一个设备内转化为电能，本装置通过最优的设备尺寸和位置设计及合理的穿管磁场布置，使工质气体将吸收的热量最大效率转化为电能，高度集成传统火力发电装置中的热源、汽轮机膨胀做功和发电机的功能于一体，具有设备精简，转化效率高，适应不同品味能源转化等优点。

本发明改变了传统热力发电设备先吸热，再等熵膨胀，最后通过电机发电三者功能合作的模式，设计出在同一个设备内，气体工质吸收热量的同时，推动金属滑竿直接切割磁场的磁感线，产生电能，并通过磁场的布置设计和热源的选择，从而实现热能转化为电能效率的最大化。

综上所述，本发明是一种在同一个设备内气体工质吸收热量的同时产生电能从而实现热能转化为电能效率的最大化的气体工质管内膨胀发电装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的运行模拟图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明提供的气体工质管内膨胀发电装置，环形管道7上设有工质进口15和工质出口16，工质进口15上设有及进口阀门1，工质出口16上设有出口阀门2，工质进口15与气体工质源连接，环形管道7内设有第一金属滑竿5、第二金属滑竿4和第三金属滑竿3，在工质进口15与工质出口16之间的环形管道7上设有控制第一金属滑竿5、第二金属滑竿4和第三金属滑竿3的滑动方向的控制栓6，环形管道7内设有内侧金属环形导轨8和外侧金属环形导轨9，第一金属滑竿5、第二金属滑竿4和第三金属滑竿3的两端分别与内侧金属环形导轨8和外侧金属环形导轨9滑动接触，内侧金属环形导轨8和外侧金属环形导轨9分别通过导线10与外界电负载12电连接，一个磁场17与环形管道7垂直设置，环形管道7处于一个热源14中，控制系统与控制栓6、进口阀门1和出口阀门2控制连接。

下面结合附图详细说明气体工质管内膨胀发电装置的工作原理，参见图1和图2，开始时，控制系统控制第二金属滑竿4的右侧的控制栓6处于下按状态，以防止第二金属滑竿4逆时针运动；接着，控制系统打开进口阀门1和出口阀门2，工质气体通过工质进口15和进口阀门1进入环形管道7，推动第三金属滑竿3顺时针运动；由于环形管道7中存在垂直穿过的磁场17，顺时针运动的第三金属滑竿3切割磁感线产生电动势；第三金属滑竿3两端接触的环形管道7的内侧金属环形导轨8与外侧金属环形导轨9，通过导线10与外界电负载12相连，形成闭合电路，产生电流；第三金属滑竿3滑动到环形管道7的第一位置11处时，控制系统立即关闭进口阀门1，第一位置11根据工质气体的性能、磁场17的大小和热源14的温度高低以及环形管道7的截面面积来综合调试来确定具体的位置；第三金属滑竿3由于环形管道7内第三金属滑竿3两侧气体工质的压差和气体工质在热源14中吸收热量膨胀，继续推动第三金属滑竿3顺时针切割磁感线，将吸收的热能转化为技术工，进而转化为电能；第三金属滑竿3运动到越过工质出口16接近第二位置13处时，控制系统立即关闭出口阀门2，同时上提控制栓6；随后，第二金属滑竿4和第一金属滑竿5在第三金属滑竿3的动能驱动下同步顺时针运动；当第一金属滑竿5滑至控制栓6右侧时，控制系统立即下按控制栓6，打开进口阀门1和出口阀门2，释放气体工质从进口阀门1进入环形管道7，进而推动第二金属滑竿4顺时针运动，继续下一个循环。

Claims (1)

1.一种气体工质管内膨胀发电装置，其特征是：包括一个环形管道(7)，所述的环形管道(7)上设有工质进口(15)和工质出口(16)，所述的工质进口(15)上设有进口阀门(1)，所述的工质出口(16)上设有出口阀门(2)，所述的工质进口(15)与气体工质源连接，所述的环形管道(7)内设有第一金属滑竿(5)、第二金属滑竿(4)和第三金属滑竿(3)，在所述的工质进口(15)与所述的工质出口(16)之间的所述的环形管道(7)上设有控制所述的第一金属滑竿(5)、第二金属滑竿(4)和第三金属滑竿(3)的滑动方向的控制栓(6)，所述的环形管道(7)内设有内侧金属环形导轨(8)和外侧金属环形导轨(9)，所述的第一金属滑竿(5)、第二金属滑竿(4)和第三金属滑竿(3)的两端分别与所述的内侧金属环形导轨(8)和外侧金属环形导轨(9)滑动接触，所述的内侧金属环形导轨(8)和外侧金属环形导轨(9)分别通过导线(10)与外界电负载(12)电连接，一个磁场(17)与所述的环形管道(7)垂直设置，所述的环形管道(7)处于一个热源(14)中，控制系统与所述的控制栓(6)、进口阀门(1)和出口阀门(2)控制连接。