CN115224907A - 一种磁流体热管发电系统 - Google Patents

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耿艳辉
邓秀岩
李树谦
岳亮丞
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Abstract

本发明提供了一种磁流体热管发电系统，包括磁流体热管，所述磁流体热管的内部设有通道，所述磁流体热管相对的两侧设有磁性相反的磁极，所述磁流体热管的外侧布设有导线，所述通道内流通有磁流体。本发明结构简单，操作安全方便，制造成本相比较低，拾取磁流体热管工作产生的电势，完成热电转换，根据热管工作原理，利用其工作过程中导热工质循环流动的特点，推动磁流体流动，切割磁感线产生电流。

Description

一种磁流体热管发电系统
技术领域
本发明涉及能源转换技术领域，具体为热电直接转换，涉及热管和磁流体发电，尤其是涉及一种磁流体热管发电系统。
背景技术
热电直接转换，一般指德国科学家Seebeck提出的“塞贝克效应”，即温差可以产生电势，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。因此现有一种解决思路是将热源的热量导出后，利用其与冷源之间的温度差，采用温差发电片进行发电。与温差发电原理不同，法拉第提出“磁生电”，即电磁感应现象：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流。借助此原理，本发明通过布置导线，使磁流体热管工作过程中产生电流。
热管，因其高效导热能力被应用在散热、制冷领域。热管内充有低沸点导热工质。热管一端为蒸发段，另一端为冷凝段，两者中间根据应用需求可布置绝热段。简单来说，热管就是用工质相变的方法将热量从一端送到另一端的装置。热管传热的工作原理为：(1)在蒸发段，液体工质吸收热量发生相变，由液体变为气体；(2)该气体工质携带蒸发潜热，通过中心通道流向冷凝段；(3)在冷凝段，气体工质遇冷凝结，释放出汽化潜热，由气体变回液体；(4)冷凝段的液体工质借助毛细力、管壁或重力作用流回蒸发段。继续重复(1)-(4)的过程，实现热量的循环输送。
磁流体是一种新型功能材料，具有磁体和流体的双重属性。磁流体发电技术通过驱动导电流体通过发电通道切割磁感线，在电极上产生感应电动势。导电流体可分为高温等离子气体磁流体和液态金属磁流体。高温等离子气体磁流体发电技术，目前以燃煤磁流体发电技术较为先进且节能，需要在气体中加入一定比例的易电离物质，燃煤加热到3000K左右以使气体电离。液态金属磁流体以低熔点液态金属(如镓、锡、水银等)掺进易挥发的低沸点工质流体(如甲苯、乙烷、水蒸气、液氨等)为导电液体。低沸点工质沸腾后与液态金属接触会膨胀成气泡，像多级活塞泵一样推动液态金属快速流过发电通道，从而产生电动势。因此，有必要研发一种磁流体热管发电系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁流体热管发电系统，根据热管工作原理，利用其工作过程中导热工质循环流动的特点，推动磁流体流动，切割磁感线产生电流。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种磁流体热管发电系统，包括磁流体热管，所述磁流体热管的内部设有通道，所述磁流体热管相对的两侧设有磁性相反的磁极，所述磁流体热管的外侧布设有导线，所述通道内流通有磁流体。
进一步地，所述磁流体热管为长方体盒式结构，所述通道的截面为长方形，所述磁流体为低沸点磁流体。
进一步地，所述磁流体热管相对的侧壁上设有多个磁性相反的磁极，且位于同一侧壁上的所述磁极按磁性依次交错设置。
进一步地，所述导线垂直于所述通道的流动方向设置。
进一步地，所述导线的数量为多条，多个所述导线平行设置。
进一步地，所述磁流体热管的一端为冷端，所述磁流体热管的另一端为热端。
进一步地，所述磁流体热管的一侧布设有所述导线。
进一步地，所述磁流体热管的两个或多个侧面上均布设有所述导线。
进一步地，所述通道的横截面为圆形，所述导线围绕所述磁流体热管的圆周布置。
进一步地，所述通道的横截面为圆形，所述导线布设在所述磁流体热管的一侧。
本发明的技术方案结构简单，操作安全方便，制造成本相比较低，拾取磁流体热管工作产生的电势，完成热电转换，根据热管工作原理，利用其工作过程中导热工质循环流动的特点，推动磁流体流动，切割磁感线产生电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1图1中的A-A的剖视图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例2图1中的B-B的剖视图；
图5为本发明实施例3的另一结构示意图；
图6为本发明实施例3图1中的C-C的剖视图；
图7为本发明实施例4的结构示意图；
图8为本发明实施例4图1中的D-D的剖视图；
图9为本发明实施例5的另一结构示意图；
图10为本发明实施例5图1中的E-E的剖视图；
图中，1、磁极A；2、磁极B；3、导线；4、通道。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1-图2所示，
一种磁流体热管发电系统，包括磁流体热管，磁流体热管的顶部为冷端，磁流体热管的底端为热端。磁流体热管的内部设有通道4，磁流体热管相对的两侧设有磁性相反的磁极A1和磁极B 2，磁流体热管的一侧布设有导线3，导线3垂直于通道4的流动方向设置。
通道4内流通有磁流体。
本实施例的磁流体热管为长方体盒式结构，通道4的截面为长方形，磁流体为低沸点磁流体。
本实施例中磁流体热管相对的侧壁上设有多个磁性相反的磁极A1和磁极B 2，且位于同一侧壁上的磁极按磁性依次交错设置。
本实施例中导线3的数量为多条，多个导线3平行设置。
结构为长方体盒式结构，截面为长方形通道4，热管内装有低沸点磁流体。沿着通道方向的其中两个壁面上产生磁场，于是布置磁体，相邻的磁体具有相对的磁极；且在相对的壁面位置，布置相对的磁极。沿着通道方向的另外两个壁面上，将电势导出，如图1所示，沿着通道方向的壁面上，布置导线垂直于通道方向。该结构的上下两个表面分别为冷端和热端。
相对、相邻布置的磁极使磁感线连续封闭。工作时，热端吸收热量，温度升高，热管内的磁流体沸腾，变成泡沫。然后，膨胀的磁流体流动通过发电通道4，磁流体和磁体相对运动，形成运动的磁场，该磁场与导线也形成相对运动，磁感线被导线切割，在导线3内产生电流。磁流体到达冷端后，冷凝后通过毛细力或重力，回流向另一侧，即热端，完成热量的循环传递。在回流的过程中，再次切割导线产生电流。
实施例2
如图3-图4所示，本实施例与上述实施例1的结构基本相同，其不同之处在于，本实施例中磁流体热管的两个侧面上均布设有导线3。
实施例3
如图5-图6所示，本实施例与上述实施例的结构基本相同，其不同之处在于，本实施例中磁流体热管的四个侧面上均布设有导线3。
实施例4
如图7-图8所示，本实施例与上述实施例1的结构基本相同，其不同之处在于，本实施例中通道4的横截面为圆形，导线3围绕磁流体热管的圆周布置。
实施例5
如图9-图10所示，本实施例与上述实施例的结构基本相同，其不同之处在于，本实施例中通道4的横截面为圆形，导线3布设在磁流体热管的一侧。
磁流体热管技术广泛应用在强化传热领域，本发明拾取磁流体热管工作产生的电势，完成热电转换。本发明适于多领域应用，便于大范围推广。可用热源广泛，生活、工业中的高中低温热源均可，例如太阳能收集器、夏季的路面、浅层土壤、数据中心余热、污水厂废水、工厂废热等。本发明所述系统结构简单，操作安全方便，制造成本相比较低，最重要的是工作过程碳排放为零。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种磁流体热管发电系统，其特征在于，包括磁流体热管，所述磁流体热管的内部设有通道，所述磁流体热管相对的两侧设有磁性相反的磁极，所述磁流体热管的外侧布设有导线，所述通道内流通有磁流体。
2.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述磁流体热管为长方体盒式结构，所述通道的截面为长方形，所述磁流体为低沸点磁流体。
3.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述磁流体热管相对的侧壁上设有多个磁性相反的磁极，且位于同一侧壁上的所述磁极按磁性依次交错设置。
4.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述导线垂直于所述通道的流动方向设置。
5.根据权利要求4所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述导线的数量为多条，多个所述导线平行设置。
6.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述磁流体热管的一端为冷端，所述磁流体热管的另一端为热端。
7.根据权利要求5所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述磁流体热管的一侧布设有所述导线。
8.根据权利要求5所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述磁流体热管的两个或多个侧面上均布设有所述导线。
9.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述通道的横截面为圆形，所述导线围绕所述磁流体热管的圆周布置。
10.根据权利要求1所述的磁流体热管发电系统，其特征在于，所述通道的横截面为圆形，所述导线布设在所述磁流体热管的一侧。
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