CN114738166A - 一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，包括给水泵、换热器、水射器、分液头、液‑固式摩擦纳米发电装置和气液分离器。本发明可利用工业循环水系统产生的余压驱动水射器，进而驱动液‑固式摩擦纳米发电装置进行发电，不需要运动机械的参与，从而避免了因机件磨损导致的能量损失。实验研究数据表明，本发明采用的摩擦纳米发电机的单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和2.6毫瓦/千克，远远大于传统发电机的功率密度，从而提高了整个系统的发电效率。本发明利用摩擦纳米发电装置进行发电，轻便，用材便宜，前期投资小，后期维护成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种与水射器、气液分离器等一同使用的余压发电系统，属于余压发电技术领域以及水能量收集发电领域，特别是一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统。
背景技术
为了合理和节约用水，许多工业部门在生产过程中利用循环水冷却产品或设备，但由于换热设备(如换热器、冷凝器等)的循环水出口产生的余压资源被浪费，因此工业上往往选择循环水余压发电系统来避免资源的流失浪费。现有的循环水余压发电系统都是回收换热设备降温过程中产生的压差能量，通过水轮机等动力机械驱动，将水流产生的能量转化为机械能传给发电机发电，从而实现能量的转换并输出电能。但由水轮机等动力机械驱动的传统发电机是一种高速转动装置，内部含有大量叶片等运动部件。机件之间的摩擦及主从动件的啮合都会造成运动部件的磨损，进而直接影响发电机的能量转换效率。而且传统发电机的前期投资大，后期维护成本高。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，既可以在不使用传统发电机的情况下，利用工业循环水系统产生的余压资源进行发电，又能降低前期投资和后期维护成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，包括给水泵、换热器、水射器、分液头、液-固式摩擦纳米发电装置和气液分离器；所述给水泵的进水口与水源连通；所述给水泵的出水口与换热器的进水口连接；所述水射器的进水口与换热器的出水口连接；所述水射器的进气口与气源连接；所述水射器的出口与分液头的入口连接；所述分液头的出口与液-固式摩擦纳米发电装置的一端连接；所述液-固式摩擦纳米发电装置的另一端与气液分离器的气液进口连接；所述气液分离器的气体出口与大气连通；所述气液分离器的液体出口与水源连通。
进一步地，所述换热器包括浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器或板式换热器。
进一步地，所述液-固式摩擦纳米发电装置可以多个串联或并联，包括管状液-固式摩擦纳米发电装置、棒状液-固式摩擦纳米发电装置或平行板状液-固式摩擦纳米发电装置。
进一步的，所述给水泵包括容积式水泵。
进一步地，所述水源为热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体，包括淡水或海水。
进一步地，所述气源为不易溶于热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体的气体。
进一步地，所述水源要保持清洁无杂质，进水压力不低于0.2MPa，进水温度温一般不超过30℃，炎热地区短时进水温度不超过35℃，对水要进行软化处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明可利用工业循环水系统产生的余压驱动水射器，进而驱动液-固式摩擦纳米发电装置进行发电，不需要运动机械的参与，从而避免了因机件磨损导致的能量损失。
2、实验研究数据表明，本发明采用的摩擦纳米发电机的单位体积和单位质量的输出功率密度分别为3.1瓦/立方米和2.6毫瓦/千克，远远大于传统发电机的功率密度，从而提高了整个系统的发电效率。
3、本发明利用摩擦纳米发电装置进行发电，轻便，用材便宜，前期投资小，后期维护成本低。
附图说明
图1为本发明的组成示意图。
图中：1、给水泵，2、换热器，3、水射器，4、分液头，5、液-固式摩擦纳米发电装置，6、气液分离器，7、水源，8、气源。
具体实施方式
为使本发明的技术手段、达成目的便于了解，下面结合附图对本发明进行进一步地说明。
如图1所示一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，包括给水泵1、换热器2、水射器3、分液头4、液-固式摩擦纳米发电装置5和气液分离器6；所述给水泵1的进水口与水源7连通；所述给水泵1的出水口与换热器2的进水口连接；所述水射器3的进水口与换热器2的出水口连接；所述水射器3的进气口与气源8连接；所述水射器3的出口与分液头4的入口连接；所述分液头4的出口与液-固式摩擦纳米发电装置5的一端连接；所述液-固式摩擦纳米发电装置5的另一端与气液分离器6的气液进口连接；所述气液分离器6的气体出口与大气连通；所述气液分离器6的液体出口与水源7连通。
进一步地，所述换热器2包括浮头式换热器2、固定管板式换热器2、U形管板换热器2或板式换热器2。
进一步地，所述液-固式摩擦纳米发电装置5多个串联或并联，包括管状液-固式摩擦纳米发电装置5、棒状液-固式摩擦纳米发电装置5或平行板状液-固式摩擦纳米发电装置5。
进一步的，所述给水泵1包括容积式水泵。
进一步地，所述水源7为热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体，包括淡水或海水。
进一步地，所述气源8为不易溶于热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体的气体。
进一步地，所述水源7要保持清洁无杂质，进水压力不低于0.2MPa，进水温度温一般不超过30℃，炎热地区短时进水温度不超过35℃，对水要进行软化处理。
本发明的工作原理如下：所述水源7在给水泵1的作用下具有较高的供水压力后进入换热器2的进水口，在换热器2内进行热交换将工业生产中的废热转移到自然环境后进入水射器3的进水口，使得水射器3工作。水射器3工作时，会抽吸一端与进气口连接的气源8，使得在水射器3内形成气液混合体。通过分液头4形成多股气液混合流进入液-固式摩擦纳米发电装置5，由于水源液体和液-固式摩擦纳米发电装置5的摩擦电负性的极性相反，在接触带电和静电感应的耦合作用下发电。流经液-固式摩擦纳米发电装置5后的气液混合体进入气液分离器6，通过重力分离，丝网分离等方法后气体从气液分离器6的气体出口排出大气，而水源液体由气液分离器6的液体出口流回水源7。
以上所述仅为本发明的技术方案的优选实施方式，并不用于限制本发明，但本领域内的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，对实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：包括给水泵(1)、换热器(2)、水射器(3)、分液头(4)、液-固式摩擦纳米发电装置(5)和气液分离器(6)；所述给水泵(1)的进水口与水源(7)连通；所述给水泵(1)的出水口与换热器(2)的进水口连接；所述水射器(3)的进水口与换热器(2)的出水口连接；所述水射器(3)的进气口与气源(8)连接；所述水射器(3)的出口与分液头(4)的入口连接；所述分液头(4)的出口与液-固式摩擦纳米发电装置(5)的一端连接；所述液-固式摩擦纳米发电装置(5)的另一端与气液分离器(6)的气液进口连接；所述气液分离器(6)的气体出口与大气连通；所述气液分离器(6)的液体出口与水源(7)连通。
2.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述换热器(2)包括浮头式换热器(2)、固定管板式换热器(2)、U形管板换热器(2)或板式换热器(2)。
3.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述液-固式摩擦纳米发电装置(5)多个串联或并联，包括管状液-固式摩擦纳米发电装置(5)、棒状液-固式摩擦纳米发电装置(5)或平行板状液-固式摩擦纳米发电装置(5)。
4.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述给水泵(1)包括容积式水泵。
5.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述水源(7)为热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体，包括淡水或海水。
6.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述气源(8)为不易溶于热传递性能优良且摩擦电负性弱的液体的气体。
7.根据权利要求1所述一种基于摩擦纳米发电的循环水余压发电系统，其特征在于：所述水源(7)要保持清洁无杂质，进水压力不低于0.2MPa，进水温度温一般不超过30℃，炎热地区短时进水温度不超过35℃，对水要进行软化处理。
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