[發明專利]利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法及系統

無效

• 申請號: 201210492263.X
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103001533A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 徐進良;張偉;牛志愿;武超群
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統為由回路型雙工質脈動熱管的下部蒸發段、中部熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段組成的封閉系統；其中，在雙工質脈動熱管主體（1）的上橫管道上連接抽真空管路（9）、液態導電工質A注入管路（2）以及絕緣工質B注入管路（3）；低溫熱源（4）套在雙工質脈動熱管主體（1）的上部，高溫熱源（5）套在雙工質脈動熱管主體（1）的下部，外部電路（7）及蓄電端或用電端（8）與中間熱絕緣段上電極（a）和電極（b）連接成回路，因此回路型雙工質脈動熱管實現了直接熱發電系統置于磁場（6）中。

2.根據權利要求1所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述抽真空管路（9）與上橫管道之間連接真空管路截止閥（10）。

3.根據權利要求1所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述液態導電工質A注入管路（2）連接一個液態導電工質A注液閥（11），絕緣工質B注入管路（3）上連接絕緣工質B充注閥（12），然后液態導電工質A注液閥（11）和絕緣工質B充注閥（12）連接一起后與上橫管道接通。

4.根據權利要求1所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述中間熱絕緣段采用扁平矩形通道結構并且為電絕緣。

5.根據權利要求1所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述扁平矩形通道的兩個側壁上分別布置電極（a）和電極（b），電極（a）和電極（b）與外部電路（7）及蓄電端或用電端（8）連接，另外兩個側壁施加磁場。

6.根據權利要求1所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統，其特征在于，所述下部蒸發段為U型管，從所述高溫熱源吸收熱量作為整個熱發電系統的輸入能量，一般采用具有高熱導率的材料以減小熱阻；中部熱絕緣及電絕緣段采用熱導率小并且電絕緣的材料，用于實現減少散熱損失和電絕緣的目的；上部冷凝段為U型管，向所述低溫熱源釋放系統排出的熱量，一般采用具有高熱導率的材料以減小熱阻。

7.一種利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法，其特征在于，實施步驟為：

1）首先關閉液態導電工質A注液閥（11）和絕緣工質B充注閥（12），通過抽真空管路（9）對脈動熱管的封閉空間進行抽真空，以排除不凝性氣體，抽至真空度至少達100?Pa后，關閉真空管路截止閥（10）；

2）然后交替開啟和關閉液態導電工質A注液閥（11）和絕緣工質B充注閥（12），向脈動熱管內間歇注入互不相溶的液態導電工質A和絕緣工質B；

3）開啟高溫熱源（5），在脈動熱管下部的蒸發段輸入熱能，使絕緣工質B吸收熱量，當其溫度達到絕緣工質B的沸點后，脈動熱管開始啟動，使得液態導電工質A、液相的絕緣工質B及汽相絕緣工質汽B_汽在中間熱絕緣段（13）的矩形管通道內呈單向或雙向往復運動，液態導電工質A的運動垂直切割所述磁場的磁力線，根據法拉第電磁感應定律，將在矩形通道側壁上的電極（a）和電極（b）兩個電極之間產生感應電動勢，由外部電路（7）及蓄電端或用電端（8）與電極（a）和電極（b）連接成的回路輸出，從而實現了熱能到電能的直接轉換。

8.根據權利要求7所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法，其特征在于，所述液態導電工質A具有較高的沸點，在脈動熱管中它只產生位移而不發生相變，但都不與所述絕緣工質B互溶；該液態導電工質A為液態金屬汞；所述絕緣工質B具有較低的沸點，在脈動熱管的加熱段吸熱蒸發、在冷凝段放熱冷凝，但都不與所述液態導電工質A互溶，該絕緣工質B為純工質為純水或去離子水、甲醇、乙二醇、丙酮或液態二氧化碳；或是兩種以上的混合工質。

9.根據權利要求7所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法，其特征在于，所述中間熱絕緣段的矩形通道內包含三種相態，即液相導電工質A、液相絕緣工質B及汽相絕緣工質B_汽。

10.根據權利要求7所述利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法，其特征在于，所述回路型雙工質脈動熱管下部蒸發段、中間熱絕緣及電絕緣段及上部冷凝段的通道水力直徑應當滿足

DigρL-ρGσ≤2]]>

其中D_i為通道的水力直徑，g為重力加速度，ρ_I、ρ_G分別為所述電絕緣工質B的液相、汽相密度，σ為電絕緣工質B的液相和汽相之間界面張力，使所述脈動熱管發電系統正常運行。