[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

技術領域

本發明涉及到熱能-電能轉換技術領域，特別是涉及一種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。?

背景技術

熱能在自然界及人類生產生活中普遍存在，自然界中熱能的存在形式包括太陽能、地熱能等；在工業生產過程中，煤、石油、天然氣等化石能源的燃燒、核反應等過程也釋放大量的熱。與水力發電、風能發電等技術相比，熱發電技術目前在國際上仍占主導地位，現有熱發電技術可分為間接熱發電技術和直接熱電轉換技術。間接熱發電技術的共性是通過熱力循環（如蒸汽朗肯循環），首先將熱能轉換為機械功，再通過發電機將機械功轉換為電能，主要包括火力發電、核能發電、太陽能熱發電以及工業余熱發電技術等；直接熱發電技術的共性特點為直接將熱能轉換為電能，中間無需經過熱能到機械能的轉換，如磁流體發電是根據法拉第電磁感應原理，利用高溫導電流體（在工程技術上常用等離子體）高速通過磁場，以導電的流體切割磁感線產生電動勢，而熱電轉換材料發電是利用金屬或半導體材料的seebeck效應實現直接熱電轉換的。?

對于間接式熱發電技術，由于要經過熱能到機械功再到電能的轉換，系統相對復雜，不僅建設和運行維護成本高，而且每個單元設備上也都存在能量損失。?如國際上最先進的超臨界燃煤發電技術，由于凝汽器內蒸汽凝結放熱導致的冷端損失巨大，使得其系統熱效率也僅為45%左右。?

常見的直接熱發電技術，如磁流體發電技術，其工作溫度一般在2000K以上，?磁場、電極及絕緣材料的選擇和冷卻問題難以解決，特別是居里點的存在，磁場隨溫度升高而減弱甚至消失；對于采用熱電轉換材料實現直接發電的技術而言，由于材料本身的Seebeck效應，只要有溫差即可以產生電能，其系統簡單、可靠性高。目前，國內外對熱電材料的研究主要集中在新型熱電轉換功能材料的篩選、制備以提高熱電轉換效率方面，理想的熱電材料應具有較小的導熱系數并且能夠在較大溫差下保持性能穩定，由于現有熱電材料的轉換效率僅為10%左右，其大規模推廣應用仍需進一步深入研究。?

發明內容

本發明的目的是提出一種利用回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電的方法及，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和絕緣工質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；回路型雙工質脈動熱管實現直接熱發電系統置于磁場6中。?

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。?

所述液態導電工質A注入管路2和絕緣工質B注入管路3上各自連接一個液態導電工質A注液閥11和絕緣工質B充注閥12，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。?

所述中間熱絕緣段采用扁平矩形通道結構并且為電絕緣。?

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。?

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。?

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；?