CN108825437A - 一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 - Google Patents
一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108825437A CN108825437A CN201810424662.XA CN201810424662A CN108825437A CN 108825437 A CN108825437 A CN 108825437A CN 201810424662 A CN201810424662 A CN 201810424662A CN 108825437 A CN108825437 A CN 108825437A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pyrogenicity
- heating device
- wind energy
- electromagnetic coil
- transmission shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/22—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus producing heat
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法，其包含：传动轴、滚动轴承、轴承座、致热桶盖、致热桶体、换热部件、致热转子、电磁线圈和磁流变智能材料，其特征在于：在密闭的致热桶内充满磁流变智能材料，电磁线圈安装在致热桶的外壁上，当电磁线圈中通入微弱电流时，磁流变智能材料的屈服应力将依照励磁电流的强弱成比例地变化，对致热转子的回转产生阻碍作用。其优点是：本发明应用磁流变效应实现机械能到热能的转化；通过改变励磁电流，线性地改变磁流变智能材料的屈服应力，使得风力致热装置的致热效率和致热速率易于控制、便于提高；当励磁电流达到某一阙值时，风力致热装置转变为制动器，可实现对整个风热系统的过速保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力致热装置，尤其是一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法。
背景技术
在纬度较高的地区，秋、冬、初春季节的风能资源比较丰富，把风能转化成热能，应用于室内采暖，畜禽舍、温室、水产品养殖室的加温，挤奶设备的清洗和消毒，农产品的干燥等场合，有助于节省常规能源消耗，是解决生产、生活用能不足的有效途径之一。
近35年来，日本、美国、荷兰、英国、丹麦、德国、芬兰等国家先后开展了风力致热的研究，有些风力致热技术已进入实用阶段。国内，中国农业大学、西安交通大学、沈阳工业大学、上海电力学院、中国农业机械化科学研究院等单位，先后开展了对风力致热的机理和装置的系列研究，并取得了相当的成果。由此可见，风力致热不仅是可行的，而且具有较高的实用价值。
将风能直接转化为热能的转化途径为“风能->机械能->热能”，该方式对风能的能量利用率较高、对风的质量要求不高、对风况变化的适应性较强，多数致热装置的结构简单、操作方便。属于直接转化方式的致热装置有搅拌液体致热器、油压阻尼孔致热器、固体摩擦式致热器等。由于致热机理的限制，导致现有致热装置的致热效率和致热速率难以进一步提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法，通过磁流变技术的应用，实现机械能到热能的转化，进一步提升致热装置的致热效率和致热速率。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于磁流变效应的风力致热装置，包括传动轴、滚动轴承、轴承座、致热桶盖、致热桶体、换热部件、致热转子；
滚动轴承套装在传动轴上，实现对传动轴的轴向及周向的定位；
滚动轴承安装在轴承座内；
轴承座固连在致热桶盖上；
致热桶盖固连在致热桶体上，致热桶盖与致热桶体形成密闭的致热桶；
致热转子安装于传动轴上，并置于密闭致热桶内，由风能转化来的机械能驱动传动轴旋转，致热转子随传动轴一起回转；
换热部件安装在密闭致热桶的内壁或外壁上，将转化的热量及时转移；
所述基于磁流变效应的风力致热装置还包括电磁线圈和磁流变智能材料；
所述密闭致热桶内充满所述磁流变智能材料；
所述电磁线圈固连在密闭致热桶的外壁上；
在密闭致热桶外壁上布置一个或多个所述电磁线圈；
所述电磁线圈安装在所述致热桶盖及所述致热桶体的端面上；
所述电磁线圈或安装在所述致热桶体的柱面上；
基于磁流变效应的风力致热装置的致热方法：风力致热装置工作时，在所述电磁线圈中通入可控的励磁电流，则在电磁线圈周围产生外加磁场，在外加磁场作用下，所述磁流变智能材料的黏性、塑性等流变特性发生显著变化，磁流变智能材料由自由流动状态转变为半固体，其屈服应力依照励磁电流的强弱成比例地变化；
所述致热转子的回转运动受到所述磁流变智能材料的阻碍作用，进而将作用在传动轴上的机械能转化为热能；
通过改变电磁线圈中励磁电流的大小，实现对风力致热装置致热功率的控制，其控制范围为零到传动轴最大输入功率。
本发明的致热机理及工作过程：
风力致热装置中的磁流变智能材料可以是磁流体，也可以是磁流变液。从目前的技术指标看，磁流变液具有更大的适宜性。磁流变液在无磁场作用下，表现为一般流体的性质；当施加外加磁场时，磁流变液的流变学行为将随着外加磁场而变化，表现为屈服应力随外加磁场线性地增加，其变化特点是：变化速度快（10ms以内），变化过程可逆，变化范围宽。
磁流变液对磁场的反应是由于在外磁场下磁流变液中的悬浮颗粒的极化造成的。这些极化的偶极子的相互作用，使得颗粒形成了平行于外加磁场的柱型结构，这种链状结构阻止了流体的运动，因此使悬浮液的黏性增加。随着磁场的增加使这种链状结构发生屈服的机械能也增加，因此发生了屈服应力对场的依赖。
将由风能转化而来的机械能作用在传动轴上，传动轴将机械运动传递给致热转子，致热转子将在流动性良好、具有一定粘滞度的牛顿流体、即未受磁化的磁流变智能材料中回转，此时，致热转子所受阻力十分微小；电磁线圈中通入微弱电流，则在电磁线圈附近产生微弱的外加磁场；受外加磁场的作用，磁流变智能材料将由牛顿流体转变为粘塑性体，其屈服应力逐渐增强，旋转的致热转子将受到更大的阻碍作用，进而产生更多的热量，实现由机械能到热能的转化；当电磁线圈中的电流增大到某一阙值时，磁流变智能材料转化为固体，对致热转子起到刹车作用；当电磁线圈中的电流为零时，磁流变智能材料恢复为初始牛顿流体状态。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明应用磁流变效应实现机械能到热能的转化，属于一种符合全新致热机理的致热形式；通过改变电磁线圈中的励磁电流，线性地改变磁流变智能材料的屈服应力，使得风力致热装置的致热效率和致热速率易于控制、便于提高；当电磁线圈中的电流增大到某一阙值时，风力致热装置转变为制动器，可实现对整个风热系统的过速保护。
附图说明
图1是电磁线圈布置在致热桶端面时本发明的剖视图；图2是电磁线圈布置在致热桶柱面时本发明的剖视图；
其中，1：传动轴，2：滚动轴承，3：轴承座，4：致热桶盖，5：致热桶体，6：换热部件，7：致热转子，8：电磁线圈，9：磁流变智能材料。
具体实施方式
实施例1：
所述的基于磁流变效应的风力致热装置如图1所示，该结构中，致热转子7的端面为主要致热面，具体方案如下：由风能转化而来的机械能作用在传动轴1上，传动轴1带动致热转子7在磁流变智能材料9中回转，电磁线圈8安装于致热桶盖4和致热桶体5端面上，在电磁线圈8中通入微弱电流，则在电磁线圈8附近产生微弱的外加磁场，受外加磁场作用，磁流变智能材料9的屈服应力将依照励磁电流的强弱成比例地增加，旋转的致热转子7将受到更大的阻碍作用，进而产生更多的热量，实现由机械能到热能的转化，换热部件6及时地将转化来的热能传递出去；当电磁线圈8中的电流增大到某一阙值时，磁流变智能材料9转化为固体，对致热转子7起到刹车作用；当电磁线圈8中的电流为零时，磁流变智能材料9恢复为初始牛顿流体状态，对致热转子几乎没有阻碍作用。
实施例2：
所述的基于磁流变效应的风力致热装置如图2所示，该结构中，致热转子7的柱面为主要致热面，具体方案如下：由风能转化而来的机械能作用在传动轴1上，传动轴1带动致热转子7在磁流变智能材料9中回转，电磁线圈8安装于致热桶体5的圆柱面上，在电磁线圈8中通入微弱电流，则在电磁线圈8附近产生微弱的外加磁场，受外加磁场作用，磁流变智能材料9的屈服应力将依照励磁电流的强弱成比例地增加，旋转的致热转子7将受到更大的阻碍作用，进而产生更多的热量，实现由机械能到热能的转化，换热部件6及时地将转化来的热能传递出去；当电磁线圈8中的电流增大到某一阙值时，磁流变智能材料9转化为固体，对致热转子7起到刹车作用；当电磁线圈8中的电流为零时，磁流变智能材料9恢复为初始牛顿流体状态，对致热转子几乎没有阻碍作用。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于磁流变效应的风力致热装置，包括传动轴(1)、滚动轴承(2)、轴承座(3)、致热桶盖(4)、致热桶体(5)、换热部件(6)、致热转子(7)，滚动轴承(2)套装在传动轴(1)上，实现对传动轴(1)的轴向及周向的定位；滚动轴承(2)安装在轴承座(3)内；轴承座(3)固连在致热桶盖(4)上；致热桶盖(4)固连在致热桶体(5)上，致热桶盖(4)与致热桶体(5)形成密闭的致热桶；致热转子(7)安装于传动轴(1)上，并置于密闭致热桶内；由风能转化来的机械能驱动传动轴(1)旋转，致热转子(7)随传动轴(1)一起回转；换热部件(6)安装在密闭致热桶的内壁或外壁上，将转化的热量及时转移；其特征在于：所述基于磁流变效应的风力致热装置还包括电磁线圈(8)和磁流变智能材料(9)，所述密闭致热桶内充满所述磁流变智能材料(9)；所述电磁线圈(8)固连在密闭致热桶的外壁上。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变效应的风力致热装置，其特征在于：在密闭致热桶外壁上布置一个或多个所述电磁线圈(8)；所述电磁线圈(8)安装在所述致热桶盖(4)及所述致热桶体(5)的端面上。
3.根据权利要求1所述的基于磁流变效应的风力致热装置，其特征在于：在密闭致热桶外壁上布置一个或多个所述电磁线圈(8)；所述电磁线圈(8)安装在所述致热桶体(5)的柱面上。
4.一种根据权利要求1或2或3所述的基于磁流变效应的风力致热装置的致热方法，其特征在于：风力致热装置工作时，在所述电磁线圈(8)中通入可控的励磁电流，则在电磁线圈(8)周围产生外加磁场，在外加磁场作用下，所述磁流变智能材料(9)的黏性、塑性等流变特性发生显著变化，磁流变智能材料(9)由自由流动状态转变为半固体，其屈服应力依照励磁电流的强弱成比例地变化；所述致热转子(7)的回转运动受到所述磁流变智能材料(9)的阻碍作用，进而将作用在传动轴(1)上的机械能转化为热能；通过改变电磁线圈(8)中励磁电流的大小，实现对风力致热装置致热功率的控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810424662.XA CN108825437A (zh) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | 一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810424662.XA CN108825437A (zh) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | 一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108825437A true CN108825437A (zh) | 2018-11-16 |
Family
ID=64147547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810424662.XA Pending CN108825437A (zh) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | 一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108825437A (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101619871A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-06 | 上海电力学院 | 风力致热的供热系统 |
| CN102852732A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-02 | 镇江市博林光电科技有限公司 | 磁涡流式动能转热能蓄热装置 |
| CN202817933U (zh) * | 2012-10-11 | 2013-03-20 | 朱建新 | 旋转动能致热装置 |
| CN203785231U (zh) * | 2013-12-16 | 2014-08-20 | 中国石油大学(华东) | 小型搅拌式风力热水器 |
| CN104265583A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-07 | 上海电力学院 | 用于风力致热装置的变速系统 |
| CN104912743A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-16 | 上海海事大学 | 一种电磁阻尼型风力致热装置 |
| US20150345473A1 (en) * | 2012-09-13 | 2015-12-03 | Jaime Miguel Bardia | On or off grid vertical axis wind turbine and self contained rapid deployment autonoous battlefield robot recharging & forward operating base horizontal axis wind turbine |
| CN105157262A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-12-16 | 上海电力学院 | 一种利用风力直接致热的装置 |
| CN105180417A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-12-23 | 上海海事大学 | 内外套接式搅拌阻尼型风力致热装置 |
| CN106917723A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 上海稳得新能源科技有限公司 | 大型感应子可带磁悬浮结构风力发电机组 |
| CN107035807A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-08-11 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种回转式磁流变阻尼器 |
| CN107612441A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-01-19 | 北京理工大学 | 一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置 |
| CN208268006U (zh) * | 2018-05-07 | 2018-12-21 | 西北农林科技大学 | 一种基于磁流变效应的风力致热装置 |
-
2018
- 2018-05-07 CN CN201810424662.XA patent/CN108825437A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101619871A (zh) * | 2009-08-06 | 2010-01-06 | 上海电力学院 | 风力致热的供热系统 |
| US20150345473A1 (en) * | 2012-09-13 | 2015-12-03 | Jaime Miguel Bardia | On or off grid vertical axis wind turbine and self contained rapid deployment autonoous battlefield robot recharging & forward operating base horizontal axis wind turbine |
| CN202817933U (zh) * | 2012-10-11 | 2013-03-20 | 朱建新 | 旋转动能致热装置 |
| CN102852732A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-02 | 镇江市博林光电科技有限公司 | 磁涡流式动能转热能蓄热装置 |
| CN203785231U (zh) * | 2013-12-16 | 2014-08-20 | 中国石油大学(华东) | 小型搅拌式风力热水器 |
| CN104265583A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-07 | 上海电力学院 | 用于风力致热装置的变速系统 |
| CN104912743A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-09-16 | 上海海事大学 | 一种电磁阻尼型风力致热装置 |
| CN105180417A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-12-23 | 上海海事大学 | 内外套接式搅拌阻尼型风力致热装置 |
| CN105157262A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-12-16 | 上海电力学院 | 一种利用风力直接致热的装置 |
| CN106917723A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 上海稳得新能源科技有限公司 | 大型感应子可带磁悬浮结构风力发电机组 |
| CN107035807A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-08-11 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种回转式磁流变阻尼器 |
| CN107612441A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-01-19 | 北京理工大学 | 一种基于磁流变材料的高效率转速控制装置 |
| CN208268006U (zh) * | 2018-05-07 | 2018-12-21 | 西北农林科技大学 | 一种基于磁流变效应的风力致热装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王福宝;郑茂盛;滕海鹏;田洋洋;朱杰武;赵渊;马益平;余历军;忽满利;: "垂直轴阻力差型风车驱动磁涡流致热分析", 西北大学学报(自然科学版), no. 04 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10451142B2 (en) | Outer cup rotary axial eddy current damper | |
| CN208268006U (zh) | 一种基于磁流变效应的风力致热装置 | |
| RU2014132895A (ru) | Электродвигатель кнбк в виде трубы в трубе | |
| CN101800465A (zh) | 永磁调速器 | |
| CN108825437A (zh) | 一种基于磁流变效应的风力致热装置及其致热方法 | |
| CN108087449A (zh) | 基于磁流变液和形状记忆合金挤压的软启动装置 | |
| CN207470641U (zh) | 一种离心滑块变磁通式磁流变慢启动装置 | |
| CN202095121U (zh) | 风冷型电磁感应加热辊 | |
| CN201912972U (zh) | 一种高效球磨机节能装置 | |
| CN110145566A (zh) | 一种滚珠丝杠传动的旋转式磁流变阻尼器及其工作方法 | |
| CN208347986U (zh) | 一种磁粉致热型风力致热装置 | |
| CN104613127B (zh) | 一种双出杆内置永磁铁可伸缩式磁流变阻尼器 | |
| CN202625690U (zh) | 一种磁流变离合电动绞盘机 | |
| CN105370892B (zh) | 磁流变转矩调节器 | |
| CN207470640U (zh) | 一种高温智能传动装置 | |
| CN107733143A (zh) | 一种基于屈曲梁的双稳态永磁舵机及作动方法 | |
| CN104852550B (zh) | 一种爪极聚磁式永磁调速器 | |
| CN106884898A (zh) | 一种挤压式增扭磁流变离合器 | |
| CN107575522A (zh) | 一种螺旋孔道磁流变泥阻尼器 | |
| CN108336891B (zh) | 转动和平动作动器及其组合装置 | |
| CN207184306U (zh) | 一种高效永磁耦合传动装置 | |
| CN205847053U (zh) | 轴向移动磁屏蔽式永磁调速器 | |
| CN203922423U (zh) | 一种风冷吸盘电磁铁 | |
| CN108799000A (zh) | 一种磁粉致热型风力致热装置及其致热方法 | |
| CN107070166A (zh) | 永磁直线推杆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |