[發明專利]一種充灌磁性液體的脈動熱管的熱電轉換裝置

在審

• 申請號: 201711328987.X
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108199560A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 蘇磊;唐正男;黃建原
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H02K44/08
• 分類號: H02K44/08;H02K44/12
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 蔣真

一種充灌磁性液體的脈動熱管的熱電轉換裝置，其特征主要由回路脈動熱管(1)、冷卻通道(2)、加熱通道(3)、絕熱段保溫材料(4)、NS極磁鐵(5)、帶絕緣層的感應線圈(6)、電流表組成(7)。本發明利用余熱資源經加熱通道加熱脈動熱管，使充灌磁性液體的脈動熱管內部工質循環振蕩，在管內形成氣液塞狀流，脈動熱管絕熱段外加磁場磁化管內液體，汽液塞組成的工質循環流動使得磁通量發生變化，在感應線圈內產生電流，實現熱電轉換。本發明的主要特征在于裝置結構簡單，易于加工、制造成本低，裝置能實現自激的熱動轉換以及磁電轉換。非常適合于微型、小型余熱資源的熱電轉換回收利用，同時脈動熱管冷卻段可用于熱量的回收。

技術領域

本發明是一種利用余熱資源作為熱源，脈動熱管作為傳熱元件，并運用脈動熱管的自激運動特性和磁電感應特性進行發電的熱電轉換裝置，其屬于余熱回收和發電領域。

背景技術

脈動熱管是一種高效的傳熱元件，1842年提出來這個概念到現在，憑借其高效的傳熱效率、簡單的結構特點而發展迅速，并出現許多不同結構大小的熱管。脈動熱管相較于常規熱管，具有易于微小型化和可靈活布置的特點。

脈動熱管由彎曲密封的毛細金屬管制成，管內充有一定量的工質，并在管內形成不規律的間隔分布的液塞和氣塞，脈動熱管不需要毛細吸液芯和機械運動裝置，在冷熱源的作用下，形成內部工質的振蕩流動，功率較高時，可形成間歇性循環流動，完成自激性的熱能向動能的轉化。

磁性流體又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級(10納米以下)的磁性固體顆粒、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。該流體在靜態時無磁性吸引力，當外加磁場作用時，才表現出磁性，正因如此，它才在實際中有著廣泛的應用，在理論上具有很高的學術價值，目前，從現有的文獻與資料上看，還沒有與脈動熱管這種高效小型傳熱元器件組合發電的相關應用。

1831年8月，M.法拉第發現電磁感應現象。隨后，人們開始采用水動或蒸汽推動轉子，帶動轉子切割磁感線發電。上個世紀開展過磁流體的發電項目，發出直流電，但是這些方法效率低，成本高，不易實施。

發明內容

本發明的目的在于改進已有技術在微小型發電領域的不足，設計一種充灌磁性液體的脈動熱管熱電轉換裝置，利用余熱資源進行熱電轉換，并提供一種新型的熱電轉換方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種充灌磁性液體的脈動熱管的熱電轉換裝置，其特征在于包括回路脈動熱管(1)、冷卻通道(2)、加熱通道(3)、絕熱段保溫材料(4)、NS極磁鐵(5)、帶絕緣層的感應線圈(6)、電流表(7)。其中，脈動熱管(1)垂直放置，脈動熱管(1)是由毛細管彎曲制成的蛇形回路管，其分為上端的冷卻段(10)，下端的加熱段(12)和中間的絕熱段(11)，脈動熱管(1)內部抽真空并部分充入工質，使其內部形成間隔分布的氣液塞，熱源驅動內部工質相變，產生振蕩和循環流動，完成熱量從加熱段到冷卻段的傳遞，冷卻段(10)插入冷卻通道(2)中，加熱段(12)置于加熱通道(3)中，絕熱段(11)放置在NS極磁鐵(5)之間，NS極磁鐵(5)傾斜20-70°，絕熱段(11)任意一根直管段外纏繞多匝感應線圈(6)，線圈兩端與電流表(7)連接，形成閉合電路；絕熱段(11)外填充絕熱段保溫材料(4)。

所述冷卻通道(2)是由有機玻璃或金屬板制成的圓形或矩形通道，外面有絕熱保溫材料，通道一端是冷卻介質進口，另一側是冷卻介質出口，脈動熱管(1)的上部冷卻段(10)插入冷卻通道(2)中，并保證插入部位銜接處緊密密封。

所述加熱通道(3)是由有機玻璃或金屬板制成的圓形或矩形通道，外面有絕熱保溫材料，通道一端是熱介質進口，另側是熱介質出口，回路脈動熱管(1)的下部加熱段(12)插入加熱通道(3)中，并保證插入部位銜接處緊密密封。