CN109274291B - 一种热磁发电装置 - Google Patents

一种热磁发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109274291B
CN109274291B CN201811107167.2A CN201811107167A CN109274291B CN 109274291 B CN109274291 B CN 109274291B CN 201811107167 A CN201811107167 A CN 201811107167A CN 109274291 B CN109274291 B CN 109274291B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
bin
thermomagnetic
temperature control
cold
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201811107167.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109274291A (zh
Inventor
邢成芬
张虎
龙克文
吴美玲
张瀚宁
邱治杰
何代
刘星宇
龙毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Cheng Xian Technology Co ltd
Sanqiaohui Foshan New Material Co ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Chuandong Magnetic Electronic Co Ltd
Original Assignee
Sanqiaohui Foshan New Material Co ltd
Chuan Dong Magnetic Electronic Co ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Chuandong Magnetic Electronic Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanqiaohui Foshan New Material Co ltd, Chuan Dong Magnetic Electronic Co ltd, University of Science and Technology Beijing USTB, Chuandong Magnetic Electronic Co Ltd filed Critical Sanqiaohui Foshan New Material Co ltd
Priority to CN201811107167.2A priority Critical patent/CN109274291B/zh
Publication of CN109274291A publication Critical patent/CN109274291A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109274291B publication Critical patent/CN109274291B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • H10N15/20—Thermomagnetic devices using thermal change of the magnetic permeability, e.g. working above and below the Curie point

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明涉及热磁发电技术领域，具体指一种热磁发电装置；包括热磁发生模块、冷热供给系统和数据采集系统，所述热磁发生模块包括温控仓、热磁材料和环形磁铁，温控仓设于环形磁铁内，热磁材料固定设置在温控仓内；所述温控仓的外壁上绕设有线圈，冷热供给系统与温控仓连接进而向其输出冷热流体以改变热磁材料的温度；本发明结构合理，可减少废热排放，有效利用工业废热进行发电，有利于保护环境，发电转化率高，性能稳定使用寿命长，可根据温区选择对应热磁材料，使用范围广。

Description

一种热磁发电装置
技术领域
本发明涉及热磁发电技术领域，具体指一种热磁发电装置。
背景技术
现代人类活动产生着大量的废热，特别是工业生产活动是制造大量废热的主要原因，正是这些大量废热的排放，正在恶化着我们人类的生存环境。如果能够将这部分工业余热重新利用起来用于发电，那么不仅符合当下低碳能源、节能减排与能源再利用的国家政策，而且对于高效运用国家资源具有重要科学意义。热磁发电的研究和发展无疑可以有效地利用大部分的工业废热，以达到“变废为宝”的目的。
热磁发电是把热能直接转换成电能的发电形式，这种转换是利用磁性材料磁化强度的改变来实现的。其工作原理是基于电磁感应定律，通过改变磁性材料的温度，改变其自旋磁矩的状态。具体来说，室温环境下，热磁材料处于完全的铁磁态，当热流流入样品室时，材料开始迅速升温，温度达到并超过其居里温度时，由于晶格振动能量上升，其自旋磁矩由原来的沿外磁场方向的有序排列，转变为没有规则的无序排列，材料磁熵增加，产生磁熵变，由原来的铁磁态转变为顺磁态，发生一级相变，进而使闭合线圈内磁通瞬间减小，产生磁通的变化，最终产生感应电流；同样的，给升温后处于顺磁态的材料通入冷流，材料开始迅速降温，温度达到并低于其居里温度时，由于晶格振动能量迅速下降，并且材料处于磁场环境中，其自旋磁矩由原来没有规则的无序排列，转变为被磁化后沿外磁场方向的有序排列，材料磁熵减小，产生磁熵变，由原来的顺磁态转变为铁磁态，发生一级相变，进而使闭合线圈内磁通瞬间增大，产生磁通的变化，最终产生反向的感应电流。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、可有效利用工业废热实现循环发电的热磁发电装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种热磁发电装置,包括热磁发生模块、冷热供给系统和数据采集系统，所述热磁发生模块包括温控仓、热磁材料和环形磁铁，温控仓设于环形磁铁内，热磁材料固定设置在温控仓内；所述温控仓的外壁上绕设有线圈，冷热供给系统与温控仓连接进而向其输出冷热流体以改变热磁材料的温度。
根据以上方案，所述线圈的绕线轴方向与环形磁铁内的磁场方向垂直。
根据以上方案，所述数据采集系统包括若干感温元件、电流采集元件和数据存储设备，若干感温元件均匀分布在热磁材料表面，电流采集元件设置在线圈上，数据存储设备分别与感温元件和电流采集元件连接。
根据以上方案，所述温控仓为横置的中空筒形结构，温控仓的前端口上连接有流体仓，冷热供给系统连接流体仓，所述温控仓的内腔与流体仓连通，温控仓的前端口内设有隔断栅格。
根据以上方案，所述温控仓的后端口上设有围板，线圈绕设于围板和流体仓之间的温控仓外壁上。
根据以上方案，所述流体仓、温控仓和围板构成一体结构，且该一体结构的横截面直径小于环形磁铁中心孔的内径；所述流体仓上端设有衍生外沿，围板上端的两侧均设有勾板，衍生外沿和勾板分别挂接在环形磁铁上端。
根据以上方案，所述冷热供给系统包括热流体循环系统、冷流体循环系统和控制系统，热流体循环系统和冷流体循环系统分别接入流体仓，控制系统分别连接热流体循环系统和冷流体循环系统进而使二者分时供给。
根据以上方案，所述热流体循环系统包括热源、入流高温阀门、入流高温泵、出流高温阀门和出流高温泵，出流高温泵、出流高温阀门、热源、入流高温泵和入流高温阀门依次通过管路连接，入流高温阀门通过管路连接流体仓上端，出流高温泵通过管路连接流体仓下端的分流管。
根据以上方案，所述冷流体循环系统包括冷源、入流低温阀门、入流低温泵、出流低温阀门和出流低温泵，出流低温泵、出流低温阀门、冷源、入流低温泵和入流低温阀门依次通过管路连接，入流低温阀门通过管路连接流体仓上端，出流低温泵通过管路连接流体仓下端的分流管。
本发明有益效果为：本发明结构合理，可减少废热排放，有效利用工业废热进行发电，有利于保护环境，发电转化率高，性能稳定使用寿命长，可根据温区选择对应热磁材料，使用范围广。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的温控仓部分结构示意图；
图3是图2的剖面结构示意图。
图中：
1、温控仓；2、热磁材料；3、热流体循环系统；4、冷流体循环系统；5、控制系统；11、流体仓；12、隔断栅格；13、围板；14、勾板；15、衍生外沿；16、分流管；31、热源；32、入流高温泵；33、入流高温阀门；34、出流高温泵；35、出流高温阀门；41、冷源；42、入流低温泵；43、入流低温阀门；44、出流低温泵；45、出流低温阀门；51、数据存储设备。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示，本发明所述的一种热磁发电装置,包括热磁发生模块、冷热供给系统和数据采集系统，所述热磁发生模块包括温控仓1、热磁材料2和环形磁铁21，温控仓1设于环形磁铁21内，热磁材料2固定设置在温控仓1内；所述温控仓1的外壁上绕设有线圈，冷热供给系统与温控仓1连接进而向其输出冷热流体以改变热磁材料2的温度，所述热磁材料2在冷热供给系统的分时供给下，不断转换状态温度，从而间歇地发生一级相变，使线圈内的磁通变化进而产生感应电流，所述冷热供给系统采用工业废热作为热能供给，从而有效减少废热排放，实现热电转化，发电方式绿色环保，应用范围广。
所述线圈的绕线轴方向与环形磁铁21内的磁场方向垂直，从而使热磁发生模块在工作时产生最大电流。
所述数据采集系统包括若干感温元件、电流采集元件和数据存储设备51，若干感温元件均匀分布在热磁材料2表面，电流采集元件设置在线圈上，数据存储设备51分别与感温元件和电流采集元件连接，数据采集系统与控制系统5连接进而监控整体热磁发生模块21的工作状态。
所述温控仓1为横置的中空筒形结构，温控仓1的前端口上连接有流体仓11，冷热供给系统连接流体仓11，所述温控仓1的内腔与流体仓11连通，温控仓1的前端口内设有隔断栅格12，流体仓11接入了冷热供给系统输出的冷热流体，温控仓1连通流体仓11从而使冷热流体与热磁材料2进行换热，隔断栅格12用于固定热磁材料2以防止其脱离温控仓1，同时，隔断栅格12使冷热流体可进入温控仓1使热磁材料2的温度发生变化。
所述温控仓1的后端口上设有围板13，线圈绕设于围板13和流体仓11之间的温控仓1外壁上，围板13、流体仓11与温控仓1形成工字型结构，从而防止缠绕在温控仓1上的线圈脱落。
所述流体仓11、温控仓1和围板13构成一体结构，且该一体结构的横截面直径小于环形磁铁21中心孔的内径；所述流体仓11上端设有衍生外沿15，围板13上端的两侧均设有勾板14，衍生外沿15和勾板14分别挂接在环形磁铁21上端，流体仓11和温控仓1一体穿设于环形磁铁21的中心孔内，通过衍生外沿15和勾板14使其勾连在环形磁铁21上端防止掉落。
所述冷热供给系统包括热流体循环系统3、冷流体循环系统4和控制系统5，热流体循环系统3和冷流体循环系统4分别接入流体仓11，控制系统5分别连接热流体循环系统3和冷流体循环系统4进而使二者分时供给，热流体循环系统3使用工业废热输出热能，通过热流体接入流体仓11使热磁材料11升温从而产生一级相变，此时，控制系统5关闭冷流体系统4使其不工作，反之亦然。
所述热流体循环系统3包括热源31、入流高温阀门33、入流高温泵32、出流高温阀门35和出流高温泵34，出流高温泵34、出流高温阀门35、热源31、入流高温泵32和入流高温阀门33依次通过管路连接，入流高温阀门33通过管路连接流体仓11上端，出流高温泵34通过管路连接流体仓11下端的分流管16；入流高温泵32和入流高温阀门35用于控制热流体的输入流体仓11，高温泵32提取热源31中的热流体并输入流体11使热磁材料升温，热流体经过流体仓11后从分流管16排出，通过出流高温泵34和高温阀门35输送回热源31进行再加热，热源31采用工业废热对热流体进行加热，从而有效减少废热排放和循环利用，提高能源利用率和发电效率。
所述冷流体循环系统4包括冷源41、入流低温阀门43、入流低温泵42、出流低温阀门45和出流低温泵44，出流低温泵44、出流低温阀门45、冷源41、入流低温泵42和入流低温阀门43依次通过管路连接，入流低温阀门43通过管路连接流体仓11上端，出流低温泵44通过管路连接流体仓11下端的分流管16，输送冷流体循环系统4的工作方式与上述热流体循环系统3相同，冷流体循环系统4向流体仓11输出冷流体使热磁材料2降温。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.一种热磁发电装置,包括热磁发生模块、冷热供给系统和数据采集系统，其特征在于：所述热磁发生模块包括温控仓(1)、热磁材料(2)和环形磁铁(21)，温控仓(1)设于环形磁铁(21)内，热磁材料(2)固定设置在温控仓(1)内；所述温控仓(1)的外壁上绕设有线圈，冷热供给系统与温控仓(1)连接进而向其输出冷热流体以改变热磁材料(2)的温度；所述线圈的绕线轴方向与环形磁铁(21)内的磁场方向垂直；
当热流流入温控仓(1)时，热磁材料(2)开始迅速升温并超过其居里温度时，由于晶格振动能量上升，热磁材料(2)的磁熵增加产生磁熵变，由原来的铁磁态转变为顺磁态发生一级相变，进而使闭合线圈内磁通瞬间变化产生感应电流；当冷流流入温控仓(1)，升温后的热磁材料(2)开始迅速降温并低于其居里温度时，由于晶格振动能量下降，热磁材料(2)的磁熵减小产生磁熵变，由原来的顺磁态转变为铁磁态发生一级相变，进而使闭合线圈内磁通瞬间变化产生反向的感应电流。
2.根据权利要求1所述的热磁发电装置，其特征在于：所述数据采集系统包括若干感温元件、电流采集元件和数据存储设备(51)，若干感温元件均匀分布在热磁材料(2)表面，电流采集元件设置在线圈上，数据存储设备(51)分别与感温元件和电流采集元件连接。
3.根据权利要求1所述的热磁发电装置，其特征在于：所述温控仓(1)为横置的中空筒形结构，温控仓(1)的前端口上连接有流体仓(11)，冷热供给系统连接流体仓(11)，所述温控仓(1)的内腔与流体仓(11)连通，温控仓(1)的前端口内设有隔断栅格(12)。
4.根据权利要求3所述的热磁发电装置，其特征在于：所述温控仓(1)的后端口上设有围板(13)，线圈绕设于围板(13)和流体仓(11)之间的温控仓(1)外壁上。
5.根据权利要求3所述的热磁发电装置，其特征在于：所述流体仓(11)、温控仓(1)和围板(13)构成一体结构，且该一体结构的横截面直径小于环形磁铁(21)中心孔的内径；所述流体仓(11)上端设有衍生外沿(15)，围板(13)上端的两侧均设有勾板(14)，衍生外沿(15)和勾板(14)分别挂接在环形磁铁(21)上端。
6.根据权利要求1所述的热磁发电装置，其特征在于：所述冷热供给系统包括热流体循环系统(3)、冷流体循环系统(4)和控制系统(5)，热流体循环系统(3)和冷流体循环系统(4)分别接入流体仓(11)，控制系统(5)分别连接热流体循环系统(3)和冷流体循环系统(4)进而使二者分时供给。
7.根据权利要求6所述的热磁发电装置，其特征在于：所述热流体循环系统(3)包括热源(31)、入流高温阀门(33)、入流高温泵(32)、出流高温阀门(35)和出流高温泵(34)，出流高温泵(34)、出流高温阀门(35)、热源(31)、入流高温泵(32)和入流高温阀门(33)依次通过管路连接，入流高温阀门(33)通过管路连接流体仓(11)上端，出流高温泵(34)通过管路连接流体仓(11)下端的分流管(16)。
8.根据权利要求6所述的热磁发电装置，其特征在于：所述冷流体循环系统(4)包括冷源(41)、入流低温阀门(43)、入流低温泵(42)、出流低温阀门(45)和出流低温泵(44)，出流低温泵(44)、出流低温阀门(45)、冷源(41)、入流低温泵(42)和入流低温阀门(43)依次通过管路连接，入流低温阀门(43)通过管路连接流体仓(11)上端，出流低温泵(44)通过管路连接流体仓(11)下端的分流管(16)。
CN201811107167.2A 2018-09-21 2018-09-21 一种热磁发电装置 Expired - Fee Related CN109274291B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811107167.2A CN109274291B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种热磁发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811107167.2A CN109274291B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种热磁发电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109274291A CN109274291A (zh) 2019-01-25
CN109274291B true CN109274291B (zh) 2020-08-11

Family

ID=65198544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811107167.2A Expired - Fee Related CN109274291B (zh) 2018-09-21 2018-09-21 一种热磁发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109274291B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113054871B (zh) * 2021-03-25 2022-07-29 北京科技大学 一种用于热磁发电的装置及工作方法
CN113062837B (zh) * 2021-03-30 2022-03-29 北京科技大学 一种用于余热回收的热磁发电装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101647128B (zh) * 2007-03-28 2012-12-26 Abb研究有限公司 热磁发电机设备和能量转换方法
CN101728990A (zh) * 2008-10-28 2010-06-09 郑世平 一种温差发电方法
US8754569B2 (en) * 2012-03-28 2014-06-17 Delta Electronics, Inc. Thermo-magnetic power generation system
CN104124334A (zh) * 2013-04-27 2014-10-29 中国科学院理化技术研究所 一种热声发动机驱动的热磁发电系统
CN105024522B (zh) * 2015-07-27 2018-02-27 西安交通大学 一种直接将热能转换为电能的磁流体发电系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
热磁发电技术研究进展;朱顺敏等;《中国电机工程学报》;20171231;第37卷(第14期);第4116-4129页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109274291A (zh) 2019-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109274291B (zh) 一种热磁发电装置
Clot et al. A magnet-based device for active magnetic regenerative refrigeration
CN102734977A (zh) 一种基于重复脉冲磁场的磁制冷装置
CN202648242U (zh) 一种基于重复脉冲磁场的磁制冷装置
CN109631647A (zh) 利用泡沫铜和铁磁流体的蓄热方法和装置
CN105202799A (zh) 一种静止式室温磁制冷机及其制冷方法
CN201843652U (zh) 一种火电厂循环水回用冷却系统
CN203367244U (zh) 采用中频感应加热的扩散炉
CN210535437U (zh) 一种传导冷却磁控拉单晶超导磁体装置
CN209783037U (zh) 一种基于脉冲磁场的可调节型磁制冷装置
CN109526132B (zh) 一种异型大尺寸高温超导磁铁
CN103888027A (zh) 一种控制磁路发电的方法及装置
Li et al. Bifurcation and hysteresis of plasma edge transport in a flux-driven system
CN205137855U (zh) 电磁液体加热装置和系统
CN201003854Y (zh) 一种回形肋骨状热超导电磁取暖器
CN109548361A (zh) 一种基于全超导托卡马克装置的设备水冷系统
CN108679685B (zh) 一种冷却循环水多路回水分段冷却的集中供热系统
CN204206026U (zh) 一种控制磁路发电的装置
CN206890803U (zh) 一种模块炉
CN113054871B (zh) 一种用于热磁发电的装置及工作方法
CN103557629A (zh) 一种办公楼专用智慧能源系统
CN103542608A (zh) 一种工厂专用智慧能源系统
CN103542603A (zh) 一种分布式复合智慧能源系统
CN204329220U (zh) 一种用于老化房的冷却系统
CN108917127A (zh) 一种家用空调系统

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190306

Address after: 528500 Third Floor, 372 Gaoming Avenue, Yanghe Town, Gaoming District, Foshan City, Guangdong Province

Applicant after: FOSHAN CHENG XIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: CHUANDONG MAGNETIC ELECTRONICS Co.,Ltd.

Applicant after: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING

Applicant after: SANQIAOHUI (FOSHAN) NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Address before: 528513 Third Floor, 372 Gaoming Avenue, Yanghe Town, Gaoming District, Foshan City, Guangdong Province

Applicant before: FOSHAN CHENG XIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant before: CHUANDONG MAGNETIC ELECTRONICS Co.,Ltd.

Applicant before: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200811