CN110848103A - 一种利用昼夜温差为能量源的发电系统 - Google Patents

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贾东明
鞠宏艳
秦鹏举
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ACADEMY OF AEROSPACE SOLID PROPULSION TECHNOLOGY
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    • 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
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种利用昼夜温差为能量源的发电系统，包括封闭容器、发电机、液体工质及气体工质；封闭容器内部盛放液体工质及气体工质，液体工质由于重力作用位于封闭容器底部，气体工质部分溶解于液体工质，同时，封闭容器与发电机通过管道连通；昼夜温差导致封闭容器内气体工质在液体工质中的溶解度变化，使两种工质的总体积变化，发电机利用体积变化转化的压强波动发电。本发明能够利用昼夜温差的波动作为能量源发电。

Description

一种利用昼夜温差为能量源的发电系统
技术领域
本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种利用昼夜温差为能量源的发电系统。
背景技术
发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。发电动力装置按能源的种类分为火电动力装置、水电动力装置、核电动力装置及其他能源发电动力装置。风力、太阳能、水力等这些能量源均需要在特殊环境下才能获得，能否找到一种在任何地域都能获得的能量源呢？研究发现，昼夜温度差是一种普遍存在的能量源，如果能够充分利用昼夜温度差发电，则该装置应该可以应用于各种地域，例如偏远地区等。
利用昼夜温差作为发电方式其温差大致是：每12小时温度变化为10℃左右，能量密度非常低，因此能量采集的体积非常大，从经济上来讲并不一定很划算，特别是对大型发电设备而言，能量采集的成本过高。目前的设备都不适合于昼夜温差发电，因为采用温差发电技术如热电偶发电、热蒸发发电，都需要有较大温差，10℃的温差不足以使这些设备发电，因此本发明重点集中在弱电，如手机充电、照明用电等小能量用电设备上。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用昼夜温差为能量源的发电系统，能够利用昼夜温差的波动作为能量源发电。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用昼夜温差为能量源的发电系统，包括封闭容器、发电机、液体工质及气体工质；
所述封闭容器内部盛放液体工质及气体工质，液体工质由于重力作用位于封闭容器底部，气体工质部分溶解于液体工质，同时，所述封闭容器与发电机通过管道连通；昼夜温差导致封闭容器内气体工质在液体工质中的溶解度变化，使两种工质的总体积变化，所述发电机利用体积变化转化的压强波动发电。
进一步地，所述发电机采用基于流体压强波动的变电容发电机。
进一步地，采用若干个封闭容器串联在一起组成容器组，或若干个发电机并联在一起组成发电机组。
有益效果：
1、本发明可以昼夜温差的波动作为能量源发电，扩充了发电系统的利用范围，而且大多数地域都可以适用，满足环保的要求，全寿命周期成本很低，可以实现无人值守发电。
2、本发明的发电机采用基于流体压强波动的变电容发电机，直接利用流体压强波动来发电，避免了更多的能量损失，效率高。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
其中，1-封闭容器，2-发电机，3-液体工质，4-气体工质。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种利用昼夜温差为能量源的发电系统，如图1所示，包括封闭容器1、发电机2、液体工质3及气体工质4。
封闭容器1内部盛放液体工质3及气体工质4，液体工质3由于重力作用位于封闭容器1底部，气体工质4部分溶解于液体工质3，同时，封闭容器1与发电机2通过管道连通，封闭容器1中的液体工质3或气体工质4可以自由进出。
发电机2采用ZL201310502919.6的基于流体压强波动的变电容发电机作为发电装置，但不排除其他的发电装置。
工作原理为：当外界温度升高时，封闭容器1内气体工质4在液体工质3中的溶解度变化，液体工质3中的气体会排放进入气体工质4中，导致气体工质4的体积增大，气体工质4的压强与外界压强相等，因此两种工质的总体积增大会导致发电机2中的液体工质3或气体工质4增加，使发电机2据此发电；当外界温度降低时，气体工质4会被液体工质3所吸附，导致气体工质4的体积缩小，发电机2中工质减少，可以继续发电。
设封闭容器1的容积为V，液体工质3的体积为Vy，在温度TL下，气体工质4的体积为Vq，则有V＝Vy+Vq。液体工质3可以选用溶解度比较高的溶液，如氨水等，在温度TL下溶解度为β(TL)，当温度上升到TU时，设溶解度为β(TU)，则此时从液体工质3中排出的气体体积为(β(TU)-β(TL))·Vy，气体自身由于热胀冷缩效应导致的体积增大为
Figure BDA0002290688070000031
因此理论上的对外做功
Figure BDA0002290688070000032
其中P0是外界气体压强，为一个大气压。当温度从TU下降到TL时，气体工质4会被液体工质3所吸附，同时气体体积也会因热胀冷缩而缩小，做功的分析与膨胀时相同，也是
Figure BDA0002290688070000033
因此，一个昼夜理论做功是2W，设发电系统效率是η，则本昼夜温差发电系统对外输出电能为2ηW。
如果一昼夜发一度电，则需要确定发电系统基本参数：设发电效率η＝0.5，由2ηW＝3600kJ，气体压强取为100kPa，需要的气体体积增量为
Figure BDA0002290688070000041
如果选用氨气作为气体工质4，氨水作为液体工质3，其溶解度表见下表。
温度T(℃) 溶解度β
0 88.5
10 70
20 56
30 44.5
40 34
根据上表数据，温度每升高10℃，溶解度约下降10，据此进行计算，如果昼夜温差相差10℃，需要氨水体积3.6m3。
本发明还可以采用若干个封闭容器1串联在一起组成封闭容器组，或若干个发电机并联在一起组成发电机组。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种利用昼夜温差为能量源的发电系统，其特征在于，包括封闭容器、发电机、液体工质及气体工质；
所述封闭容器内部盛放液体工质及气体工质，液体工质由于重力作用位于封闭容器底部，气体工质部分溶解于液体工质，同时，所述封闭容器与发电机通过管道连通；昼夜温差导致封闭容器内气体工质在液体工质中的溶解度变化，使两种工质的总体积变化，所述发电机利用体积变化转化的压强波动发电。
2.如权利要求1所述的利用昼夜温差为能量源的发电系统，其特征在于，所述发电机采用基于流体压强波动的变电容发电机。
3.如权利要求1所述的利用昼夜温差为能量源的发电系统，其特征在于，采用若干个封闭容器串联在一起组成容器组，或若干个发电机并联在一起组成发电机组。
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