CN113187562A - 一种热工质发电机 - Google Patents
一种热工质发电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113187562A CN113187562A CN202110404077.5A CN202110404077A CN113187562A CN 113187562 A CN113187562 A CN 113187562A CN 202110404077 A CN202110404077 A CN 202110404077A CN 113187562 A CN113187562 A CN 113187562A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power generation
- cooling
- water pump
- area
- working medium
- 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 52
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种热工质发电机，包括压力容器，压力容器内具有加热区和冷却区，加热区通过热源进行加热，加热区和冷却区内装有液体，冷却区连接有冷却装置，冷却区内安装有蒸汽涡轮，加热区具有蒸汽喷口，蒸汽喷口与蒸汽涡轮的进汽口连通，蒸汽涡轮连接有发电机；还包括一水泵，水泵的进水口与冷却区连通，水泵的出水口与加热区连通。本发明发电噪音小，没有明显机械振动，明显好于内燃机发电；压力容器内部为封闭式，可以在无空气环境下正常工作；结构简单小巧，同功率条件下小于内燃机发电系统和半导体温差发电系统的结构大小；对热源没有要求，只要是能够产生较高温度的工质即可实现发电。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机，具体讲是一种热工质发电机。
背景技术
目前常见的利用热工质进行发电的产品主要有内燃机系统、外燃机系统和温差发电系统。
其中，内燃机发电系统与汽车发动机的结构基本相同，主要利用燃料燃烧产生的气体膨胀带动活塞做功，并利用活塞做功来驱动电机进行发电；
外燃机发电系统主要是蒸汽轮机发电系统，利用燃料燃烧加热水，通过水蒸气压力驱动蒸汽轮机，并利用汽轮机叶片旋转做功来驱动电机进行发电；
温差发电系统则是利用半导体在两极温差下的电子流动特性直接形成电动势来进行发电。
除此以外的热工质发电方式原理都会与上述三种中的一种接近。
而上述三种热工质发电技术的应用领域有较大差别，内燃机发电系统主要应用于中小功率(如KW级到数百KW级)的独立环境下发电使用，如野外发电、应急发电、质量大的交通运输工具(如火车、轮船)；蒸汽轮机发电由于系统较为复杂不太适合小型化，通常用于发电厂发电，且功率通常在MW级以上；另外一种半导体温差发电则由于适用性较低(工质温度不宜过高也不宜过低)，发电效率低(不到10％)，通常只用于户外便携式发电，通常功率只有几W甚至更低。但半导体温差发电结构简单，体积小巧，且不需要在空气中和重力环境下工作，可以适合作为航天器和外星探索装置的电力来源。比如美国太空总署(NASA)就多次采用同位素温差发电机(RTG)来给太空飞船和火星探测器供电。
就上述三种方案而言，虽然可以涵盖大功率到微小功率，装置有大有小，但是仍然存在一些不足和技术空白。首先，半导体温差发电由于热效率太低不太适合中等功率以上设备电力来源，虽然可以在无空气和重力环境下使用，但由于发电效率太低造成同位素温差发电机的成本过高(例如毅力号使用的同位素温差发电机输出功率只有110W，成本高达上亿美元)；其次，内燃机发电系统同样也可以做到体积小巧且功率符合需求，但内燃机发电系统由于活塞运动产生震动，尾气排放造成噪音很大，也存在较大短板；最后，蒸汽轮机不适合小型化，由于其结构过于庞大，因此适用范围极窄。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于：提供一种热工质发电机。
本发明的技术解决方案是：一种热工质发电机，包括压力容器，压力容器内具有加热区和冷却区，加热区通过热源进行加热，加热区和冷却区内装有液体，冷却区连接有冷却装置，冷却区内安装有蒸汽涡轮，加热区具有蒸汽喷口，蒸汽喷口与蒸汽涡轮的进汽口连通，蒸汽涡轮连接有发电机。
进一步地，还包括一水泵，水泵的进水口与冷却区连通，水泵的出水口与加热区连通。
进一步地，所述水泵为机械水泵，蒸汽涡轮具有的传动轴的一端连接水泵，另一端连接发电机。
进一步地，所述水泵为电动水泵。
进一步地，加热区和冷却区之间采用隔热材料隔开。
进一步地，所述压力容器上端安装有泄压阀。
进一步地，冷却装置为散热片或循环散热系统。
应用本发明所提供的一种热工质发电机，其有益效果是：发电噪音小，没有明显机械振动，明显好于内燃机发电；压力容器内部为封闭式，可以在无空气环境下正常工作；结构简单小巧，同功率条件下小于内燃机发电系统和半导体温差发电系统的结构大小；对热源没有要求，只要是能够产生较高温度的工质即可实现发电，例如可利用木柴燃烧发电，也可利用同位素衰变放热发电等。所以，本发明可适用于野外发电，也可适用于应急发电，同样也适合在没有空气的环境中发电，例如水下或外星球，且具有比同位素温差发电机更高的发电效率，另外因为本发明对热源没有要求，因此当热源使用无污染材料时(例如利用铝和氧燃烧产生热能)，可以实现环保的发电方式。
附图说明
图1为本发明实施例一的整体结构示意图。
图中所示：1—压力容器，2—加热区，21—蒸汽喷口，3—冷却区，4—热源，5—冷却装置，6—蒸汽涡轮，61—传动轴，7—发电机，8—水泵，9—泄压阀。
具体实施方式
为比较直观、完整地理解本发明的技术方案，现就结合本发明附图进行非限制性的特征说明如下：
实施例一：如图1所示，一种热工质发电机，包括压力容器1，压力容器1可在一定温度和压力下正常工作，压力容器1内具有加热区2和冷却区3，加热区2通过热源4进行加热，加热区2和冷却区3内装有液体，液体优选为水，冷却区3连接有冷却装置5，冷却区3内安装有蒸汽涡轮6，蒸汽涡轮6内部具有涡轮片(图中未示)，加热区2具有蒸汽喷口21，蒸汽喷口21与蒸汽涡轮6的进汽口连通，蒸汽涡轮6连接有发电机7。
热工质发电机还包括一水泵8，水泵8的进水口与冷却区3连通，水泵8的出水口与加热区2连通。
水泵8为机械水泵，蒸汽涡轮6具有的传动轴61的一端连接水泵8，另一端连接发电机7。
加热区2和冷却区3之间采用隔热材料隔开，减少热交换。
压力容器1上端安装有泄压阀9，当压力容器1内部压力过大时，可以起到释放压力的作用。
冷却装置5位于压力容器1外，冷却装置5为散热片或循环散热系统。冷却装置5可以对冷却区3的部分液体和蒸汽进行冷却，降低冷却区3的温度。或者，冷却装置5也可以安装在压力容器1内。或者，压力容器1内、外都安装冷却装置5。
工作时，加热区2的蒸汽喷口21将蒸汽喷至蒸汽涡轮6的叶片，实现利用水蒸气的蒸气压驱动涡轮叶片旋转。当涡轮叶片旋转时，传动轴61驱动发电机7进行发电，同时驱动水泵8将冷却区3的水注入到加热区2。
本发明所提供的一种热工质发电机，发电噪音小，没有明显机械振动，明显好于内燃机发电；压力容器1内部为封闭式，可以在无空气环境下正常工作；结构简单小巧，同功率条件下小于内燃机发电系统和半导体温差发电系统的结构大小；对热源4没有要求，只要是能够产生较高温度的工质即可实现发电，例如可利用木柴燃烧发电，也可利用同位素衰变放热发电等。所以，本发明可适用于野外发电，也可适用于应急发电，同样也适合在没有空气的环境中发电，例如水下或外星球，且具有比同位素温差发电机更高的发电效率，另外因为本发明对热源4没有要求，因此当热源4使用无污染材料时(例如利用铝和氧燃烧产生热能)，可以实现环保的发电方式。
实施例二：实施例二与实施例一的区别在于：水泵8为电动水泵8，电动水泵8不需要连接蒸汽涡轮6的传动轴61，电动水泵8通过外部电源进行供电。
当然，以上仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，凡运用本发明说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的专利保护范围之内。
Claims (7)
1.一种热工质发电机，其特征在于：包括压力容器，压力容器内具有加热区和冷却区，加热区通过热源进行加热，加热区和冷却区内装有液体，冷却区连接有冷却装置，冷却区内安装有蒸汽涡轮，加热区具有蒸汽喷口，蒸汽喷口与蒸汽涡轮的进汽口连通，蒸汽涡轮连接有发电机。
2.根据权利要求1所述的一种热工质发电机，其特征在于：还包括一水泵，水泵的进水口与冷却区连通，水泵的出水口与加热区连通。
3.根据权利要求2所述的一种热工质发电机，其特征在于：所述水泵为机械水泵，蒸汽涡轮具有的传动轴的一端连接水泵，另一端连接发电机。
4.根据权利要求2所述的一种热工质发电机，其特征在于：所述水泵为电动水泵。
5.根据权利要求1所述的一种热工质发电机，其特征在于：加热区和冷却区之间采用隔热材料隔开。
6.根据权利要求1所述的一种热工质发电机，其特征在于：所述压力容器上端安装有泄压阀。
7.根据权利要求1所述的一种热工质发电机，其特征在于：冷却装置为散热片或循环散热系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110404077.5A CN113187562A (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种热工质发电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110404077.5A CN113187562A (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种热工质发电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113187562A true CN113187562A (zh) | 2021-07-30 |
Family
ID=76974031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110404077.5A Pending CN113187562A (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种热工质发电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113187562A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001020706A (ja) * | 1999-07-10 | 2001-01-23 | Tatsutoshi Hashimoto | ヒートパイプ型熱エンジン |
| CN101180453A (zh) * | 2005-05-25 | 2008-05-14 | 五十铃自动车株式会社 | 喷射式蒸汽发动机 |
| JP2014034924A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Hitachi Power Solutions Co Ltd | 内燃機関の排熱回収装置及びコジェネレーション・システム |
| CN205744023U (zh) * | 2015-07-22 | 2016-11-30 | 赵连新 | 高温高压水蓄能蒸汽发电系统 |
| CN110529283A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-03 | 中国北方车辆研究所 | 一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统 |
| CN210087561U (zh) * | 2019-06-17 | 2020-02-18 | 刘泽邦 | 基于太阳能的微小型冷热电联供系统 |
-
2021
- 2021-04-15 CN CN202110404077.5A patent/CN113187562A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001020706A (ja) * | 1999-07-10 | 2001-01-23 | Tatsutoshi Hashimoto | ヒートパイプ型熱エンジン |
| CN101180453A (zh) * | 2005-05-25 | 2008-05-14 | 五十铃自动车株式会社 | 喷射式蒸汽发动机 |
| JP2014034924A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Hitachi Power Solutions Co Ltd | 内燃機関の排熱回収装置及びコジェネレーション・システム |
| CN205744023U (zh) * | 2015-07-22 | 2016-11-30 | 赵连新 | 高温高压水蓄能蒸汽发电系统 |
| CN210087561U (zh) * | 2019-06-17 | 2020-02-18 | 刘泽邦 | 基于太阳能的微小型冷热电联供系统 |
| CN110529283A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-03 | 中国北方车辆研究所 | 一种坦克装甲车辆发动机冷却与余热发电的耦合系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9540960B2 (en) | Low energy nuclear thermoelectric system | |
| US4884953A (en) | Solar powered pump with electrical generator | |
| RU2508460C1 (ru) | Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии | |
| TW200617274A (en) | Method and system for electrical and mechanical power generation using stirling engine principles | |
| CN109677639A (zh) | 基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统 | |
| CN111627576A (zh) | 一种海洋应用斯特林发电核反应堆电源系统 | |
| US10475980B2 (en) | Thermoelectric vehicle system | |
| CN109166637B (zh) | 一种基于orc的压水堆核电站核安全系统及方法 | |
| CN109742976A (zh) | 一种基于高温热管传热的静态温差发电装置 | |
| US7089740B1 (en) | Method of generating power from naturally occurring heat without fuels and motors using the same | |
| CN111953232A (zh) | 用于飞行器的闭式布雷顿循环-半导体温差联合发电系统 | |
| Cheng et al. | A novel liquid metal MHD enhanced Closed-Brayton-Cycle power generation system for hypersonic vehicles: Thermodynamic analysis and performance evaluation with finite cold source | |
| CN113187562A (zh) | 一种热工质发电机 | |
| CN104775987A (zh) | 综合利用自然能高效发电方法 | |
| US20060112691A1 (en) | Method of generating power from naturally occurring heat without fuels and motors using the same | |
| CN216767564U (zh) | 超临界流体与燃气轮机联合循环系统 | |
| CN102102546A (zh) | 叶轮发电机及发电方法 | |
| JP2023042338A (ja) | 発電装置および発電方法 | |
| Saini et al. | Solar powered Stirling engine driven water pump | |
| AU2007202622A1 (en) | Method of generating power from naturally occurring heat without fuels and motors using the same | |
| RU2447311C2 (ru) | Способ работы и устройство реактивного двигателя (варианты) | |
| CN214007420U (zh) | 应用于海洋平台燃机发电与温差发电的联合系统 | |
| TW202024473A (zh) | 風力壓縮空氣裝置 | |
| JPH09222003A (ja) | 熱エネルギーを動力に変換する方法 | |
| CN112523868B (zh) | 一种应用于海洋平台燃机发电与温差发电的联合系统 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210730 |