[發(fā)明專(zhuān)利]一種熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911050864.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110778471B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅二倉(cāng);羅開(kāi)琦;孫巖雷;胡劍英;吳張華;張麗敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): F03G7/00
• 分類(lèi)號(hào): F03G7/00;H02N11/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 呂偉盼

1.一種熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括發(fā)電單元與填充有氣體工質(zhì)的密封管道；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與所述發(fā)電單元通過(guò)所述密封管道相連，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述氣體工質(zhì)產(chǎn)生自激振蕩使所述氣體工質(zhì)作為傳熱工質(zhì)與所述發(fā)電單元內(nèi)的熱釋電材料換熱，以使所述發(fā)電單元產(chǎn)生電流；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一加熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞饕约暗谝皇覝負(fù)Q熱器；

所述發(fā)電單元包括依次相連的第二加熱器、熱釋電材料板疊以及第二室溫?fù)Q熱器；

所述第一加熱器的入口以及所述第二室溫?fù)Q熱器的出口均與所述密封管道相連，所述第一室溫?fù)Q熱器的出口與所述第二加熱器的入口通過(guò)熱緩沖管道相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述密封管道為U型管道；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)為駐波型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與所述U型管道的第一豎直段相連，所述發(fā)電單元與所述U型管道的第二豎直段相連，所述第一豎直段與所述U型管道的彎曲段之間預(yù)留第一緩沖區(qū)，所述第二豎直段與所述彎曲段之間預(yù)留第二緩沖區(qū)，所述第一緩沖區(qū)與所述第二緩沖區(qū)之間的區(qū)域填充有液體工質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述密封管道為U型管道；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)為駐波型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與所述U型管道的第一豎直段相連，所述第一豎直段與所述U型管道的彎曲段之間預(yù)留第一緩沖區(qū)，所述U型管道的第二豎直段與所述彎曲段之間預(yù)留第二緩沖區(qū)，所述第一緩沖區(qū)與所述第二緩沖區(qū)之間的區(qū)域填充有電絕緣的液體工質(zhì)；

所述發(fā)電單元位于所述彎曲段，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述氣體工質(zhì)產(chǎn)生自激振蕩使所述液體工質(zhì)作為傳熱工質(zhì)與所述發(fā)電單元內(nèi)的熱釋電材料換熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)為行波型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)以及所述發(fā)電單元通過(guò)所述密封管道相連形成環(huán)形閉合回路。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括外接負(fù)載；

所述外接負(fù)載通過(guò)導(dǎo)線與所述發(fā)電單元內(nèi)熱釋電材料板疊相連成閉合回路。

6.一種熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，包括熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括填充有氣體工質(zhì)的密封管道；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)為駐波型熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)包括依次相連的第一加熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞饕约暗谝皇覝負(fù)Q熱器；

所述第一加熱器的入口以及所述第一室溫?fù)Q熱器的出口均與所述密封管道相連，所述發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞饔蔁後岆姴牧习瀵B制成；

所述熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述氣體工質(zhì)產(chǎn)生自激振蕩,所述氣體工質(zhì)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞鲀?nèi)的熱釋電材料換熱可使所述發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞鳟a(chǎn)生電流，所述發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞骶邆錈峁D(zhuǎn)換和熱釋電發(fā)電的雙重功能。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括外接負(fù)載；

所述外接負(fù)載通過(guò)導(dǎo)線與所述發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崞鲀?nèi)的熱釋電材料相連成閉合回路。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的熱聲驅(qū)動(dòng)的基于熱釋電效應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，其特征在于，包括：

在密封管道內(nèi)填充氣體工質(zhì)或者氣液工質(zhì)，利用熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣體工質(zhì)或者氣液工質(zhì)中的氣體工質(zhì)產(chǎn)生自激振蕩，使氣體工質(zhì)或者氣液工質(zhì)中的液體工質(zhì)作為傳熱工質(zhì)沿著密封管道的軸向方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)并與熱釋電材料進(jìn)行熱交換，利用熱釋電效應(yīng)在熱釋電材料中產(chǎn)生電流。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電方法，其特征在于，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)使氣體工質(zhì)或者氣液工質(zhì)中的氣體工質(zhì)產(chǎn)生自激振蕩，使得所述傳熱工質(zhì)在密封管道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

傳熱工質(zhì)正向流動(dòng)時(shí)，傳熱工質(zhì)在熱釋電材料板疊中釋放熱量，熱釋電材料板疊溫度升高并產(chǎn)生正向電流；

傳熱工質(zhì)反向流動(dòng)時(shí)，傳熱工質(zhì)在熱釋電材料板疊中吸收熱量，熱釋電材料板疊溫度降低并產(chǎn)生反向電流。