CN105811734A - 一种温差磁流体脉动发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热能发电领域，涉及一种温差磁流体脉动发电机。所述的温差磁流体脉动发电机，主要是有悬浮在流体内纳米磁性材料组成磁流体，灌装在内部真空的毛细金属管，组成可传送热能的磁流体脉动热管，该管围绕永磁材料，形成可产生电动势线圈，并和具有可感受温差的受热及散热装置组成发电装置。该发电机一改传统热力发电模式，利用温度差在磁流体脉动热管内产生的脉冲动力发电。该发明将会给热力发电领域特别是太阳能等中低温发电，创造出新的发电途径。

Description

一种温差磁流体脉动发电机
技术领域
本发明属于热能发电领域，涉及一种温差磁流体脉动发电机。
背景技术
目前世界上现有的各种发电装置中，最多的还是以燃烧化石能源(包括核能)为热源，先将热能转换机械能然后驱动磁力发电机的发电模式，因受各种热机效率影响，一般综合发电效率很难超过能源热能功率的50%。在太阳能等低温热能利用领域，包括各种聚光方法提高温度的太阳光热能以及利用光电效应的光伏发电，也很难突破地球表面同面积所接受太阳能量的25%。寻找一种即可利用可再生能源，并又能实现高效的热能转化电能的方式，是热能发电领域探索追求的重要目标。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的是提出一种温差磁流体脉动发电机。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
本发明所述的温差磁流体脉动发电机，主要是将内装水基纳米磁性流体材料组成的可传送热能的金属脉动热管，围绕永磁体加工成线圈状，使该磁流体脉动热管具有可传导温差，并能将温差传导能量由管内磁流体产生的双向脉动能量，转化成脉动电动势，在热能输入端及输出端输出电流；所述的磁性流体金属脉动热管，是由直径约2—5mm的毛细金属管，内径抽以真空，真空腔内充入一定比例的水基纳米磁性材料组成的磁流体，磁流体材料在毛细管真空腔内形成不规则气液柱塞；所述的磁流体脉热动管将两端头部分区域，设置固定蒸发段及冷凝段，分别于接受热能的受热装置与散热装置连接；所述的磁流体脉热动管中断保持有足够的长度的热力反应段，管壁喷凃绝缘材料，并以空心导线形式围绕永磁材料饶制成可产生电流并可增加电动势的线圈；整体结构除受热及散热装置暴露外其余部分做保温处理；该发电装置磁流体脉动热管线圈的电极分别由导线与磁性流体金属脉动热管蒸发段及冷凝段连接。
所述的磁流体脉动热管内腔为单向开路结构；由磁流体脉动热管饶制的线圈可是O型或随永磁体的形状改变，保持电绝缘状态下的最紧密接触及保持匝间绝缘，在实际应用中可附加漆包线单独饶制线圈输出电能。
所述的该发明温差磁流体脉动发电装置受热段可附加聚（光）热机构与散热机构（如水中散热器）。
发电原理如下：所述的该发明温差磁流体脉动发电装置，至于两个温差热源之间的温差磁流体脉动发电机工作中，受热板将接收到的热能，通过脉动热管在热传导中由蒸发端向冷凝端输送热能，脉动热管在传热过程中由于脉动热管内复杂的气液转换给磁流体产生脉冲动能（符合卡诺循环热理论的脉动热管压力脉冲，热力学动能机理单独论述），分段分布的磁流体液柱塞在毛细真空管内往返进退脉冲，悬浮在磁流体中纳米级磁性固体分子与液体分子将以剪切力跟随同步运动，从而切割由永磁材料与磁流体内的纳米级磁性材料形成的闭合磁力线，与该磁场脉冲运动同步的电场变化必将推动磁流体脉动热管金属线圈中的电子运动，产生与脉冲频率同步的脉冲电动势，该电动势产生的脉冲（多波形）电流可通过进一步的串并联、变压、整流或逆变获得所需的交直流电力，从而完成温差发电过程。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、所述的温差磁流体脉动发电机是由磁流体在强磁场中以脉冲方式双向释放动能并转换电能，理论上可实现符合卡诺循环的更高的热、力、电转换效率。
2、所述的温差磁流体脉动发电机一改传统以热机产生机械能从而带动磁力发电机发电的模式，将会给热力发电领域特别是太阳能等中低温发电提出一种热力发电的更加合理途径。
3、结构合理，工艺简单，安全可靠。
附图说明
图1、是本发明温差磁流体脉动发电机部件磁流体脉动热管结构原理图。
图2、是本发明温差磁流体脉动发电机装置单元结构工作原理示意图。
图3、是本发明温差磁流体脉动发电机多装置单元组合后透视示意图。
图1中：1、磁流体脉动热管真空腔金属管；2、气泡柱；3、磁流体液塞柱。
图2中：4、散热板；5、保温材料；6、中部线圈；7、磁流体脉动热管蒸发段；8、受热板；9、电极a；10、磁铁；11、磁流体脉动热管冷凝段；12、电极b。
图3是温差磁流体脉动发电机多装置单元组合透视示意图，图中上部平面为多单元组合受热面，可连接多种热能接收装置。下部是组合散热板，可连接风冷或水冷等多种散热装置。
具体实施方式
结合附图1对本发明结构加以说明：
本发明所述的温差磁流体发电机部件磁流体脉动热管如图1所示，图中磁流体脉动热管真空腔金属管（1）由外径2—5mm、内径0.5—3mm的高导热等金属毛细管，如紫铜等材料管端头封口，在另一端头将管内抽以真空，在真空状态下，管空腔体积内注入50%左右的水基纳米级磁性材料合成磁流体，管内将自然形成不规则如图1气泡柱（2）与磁流体液塞柱（3）状态，后经封口制成图1所示磁流体材料脉动热管组件。
本发明所述的磁流体脉动发电机，装置单元如图2所示，受热板（8）与图1所述的磁流体材料脉冲热管端头，留出部分长度作为磁流体脉冲热管蒸发段（7）紧密连接；散热板（4）与图1所述的磁流体材料脉动热管另一端头，留出部分长度作为磁流体脉动热管冷凝段（11）；如图1所述的磁流体材料脉动热管中段保持足够的长度外径经喷漆绝缘处理在磁铁（10）外径上缠绕成中部线圈（6）并外层包裹保温材料（5），所述的；所述的图2磁流体脉动发电机装置单元分别在磁流体脉动热管蒸发段（7）连接电极a（9）及磁流体脉动热管冷凝段（11）连接电极b（12）输出脉冲电流。
如图3本发明所述的磁流体脉动发电机，由多组如图2所示的磁流体脉冲发电装置单元组合而成，所述的发明图例均为工作原理图，根据使用场合及功率将选择不同的组合结构，实际应用中，为获得最佳的电压、电流、频率、波形及效率，将采取如串并联、增加磁通结构、附加次级线圈等措施。
所述的磁流体脉动热管具有相对固定的磁流体脉动热管蒸发段（7）、作为包裹保温材料（5）的中部线圈（6）为热力反应段及磁流体脉动热管冷凝段（11），蒸发段与冷凝段应设置在磁流体脉冲热管最远端头部位，以保证热能的最远传输路径；中段保持足够的脉动热力反应长度，并在该段外加保温措施以保证最大的热力转换效率。
本发明所述的磁流体脉动热管内腔为单向开路结构；由磁流体脉动热管饶制的线圈可以是O型或随永磁体的形状改变，保持电绝缘状态下的最紧密接触及保持匝间绝缘，在实际应用中可附加漆包线单独饶制线圈输出电能。
本发明所述的温差磁流体脉冲发电机受热板（8）可附加聚（光）热机构与散热板（4）连接散热机构（如水中散热器）。
本发明所述的磁流体脉动发电机发电原理如下：至于两个温差热源之间的温差磁流体脉动发电机工作中，受热板将接收到的热能，由磁流体脉冲热管蒸发段（7）向磁流体脉动热管冷凝段（11）输送热能，如图1所述的脉动热管在传热过程中由于脉动热管内复杂的气液转换给磁流体产生脉冲动能（符合卡诺循环热理论的脉冲热管压力脉冲，热力学动能机理单独论述），分段分布的磁流体液柱塞（3）在毛细真空管内往返进退脉动，悬浮在磁流体中纳米级磁性固体分子与液体分子将以剪切力跟随同步运动，从而切割由永磁材料磁铁（10）与磁流体内的纳米级磁性材料形成的磁流体液塞柱（3）形成闭合磁力线，与该磁场脉冲运动同步的电场变化必将推动磁流体脉冲管结构的金属线圈（6）中的电子运动，并产生与脉冲频率同步的脉冲电动势，该电动势产生的脉冲（多波形）电流可通过进一步的串并联、变压、整流或逆变获得所需的交直流电力，从而完成温差发电过程。

Claims (5)

1.本发明所述的磁流体脉动发电机，组件磁流体材料脉动热管如图1所示，图中磁流体脉动热管真空腔金属管（1）由外径2—5mm、内径0.5—3mm的高导热等金属毛细管，如紫铜等材料管端头封口，在另一端头将管内抽以真空，在真空状态下，管空腔体积内注入50%左右的水基纳米级磁性材料合成磁流体，管内将自然形成不规则如图1气泡柱（2）与磁流体液塞柱（3）状态，后经封口制成图1所示磁流体材料脉动热管组件；由图2所示，受热板（8）与图1所述的磁流体材料脉动热管端头，留出部分长度作为磁流体脉动热管蒸发段（7）紧密连接；散热板（4）与图1所述的磁流体材料脉动热管另一端头，留出部分长度作为磁流体脉动热管冷凝段（11）；如图1所述的磁流体材料脉动热管中段保持足够的长度外径经喷漆绝缘处理在磁铁（10）外径上缠绕成中部线圈（6）并外层包裹保温材料（5），所述的；所述的图2磁流体脉动发电装置单元分别在磁流体脉动热管蒸发段（7）连接电极a（9）及磁流体脉动热管冷凝段（11）连接电极b（12）输出脉冲电流。
2.权利1所述的如图3磁流体脉动发电装置，由多组如图2所示的磁流体脉动发电装置单元组合而成，所述的发明图例均为工作原理图，根据使用场合及功率将选择不同的组合结构，实际应用中，为获得最佳的电压、电流、频率、波形及效率，将采取如串并联、增加磁通结构、附加次级线圈等措施。
3.权利1所述的磁流体脉动热管具有相对固定的磁流体脉动热管蒸发段（7）、作为包裹保温材料（5）的中部线圈（6）为热力反应段及磁流体脉动热管冷凝段（11），蒸发段与冷凝段应设置在磁流体脉冲热管最远端头部位，以保证热能的最远传输路径；中段保持足够的脉动热力反应长度，并在该段外加保温措施以保证最大的热力转换效率。
4.权利所述的磁流体脉动热管内腔为单向开路结构；由磁流体脉动热管饶制的线圈可以是O型或随永磁体的形状改变，保持电绝缘状态下的最紧密接触及保持匝间绝缘，在实际应用中可附加漆包线单独饶制线圈输出电能。
5.权利1所述的该温差磁流体脉动发电机受热板（8）可附加聚（光）热机构与散热板（4）连接散热机构（如水中散热器）。
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