[發明專利]利用有機工質無泵循環的發電裝置及方法

在審

• 申請號: 202010087252.8
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111237022A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 畢勤成;趙金樂;霍福強;張濤
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;H02K35/02;F22B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：包括由閃蒸噴射段(1)、磁球運動段(2)、儲液罐(3)和下降段(4)依次連通形成的主回路以及由儲液罐(3)上部經由向下傾斜管道連接至翅片管(10)，翅片管(10)再由管道連接至儲液罐(3)形成的冷卻回路；所述閃蒸噴射段(1)下端布置有下噴嘴(5)與下磁球(6)形成止回閥，限制蒸氣只能向上運動；閃蒸噴射段(1)上端布置的上噴嘴(7)與上磁球(8)形成閃蒸噴嘴，使蒸氣驅動上磁球(8)向上運動，上磁球(8)的運動空間為磁球運動段(2)，閃蒸噴射段(1)與其外部的管道形成套管式換熱器，換熱器殼側為熱源(11)；磁球運動段(2)末端為錐形漸擴段(9)，磁球運動段(2)外部纏繞直線發電機繞組(12)，直線發電機繞組(12)與整流電路(13)相連，整流電路(13)連接負載(14)，上磁球(8)、磁球運動段(2)、直線發電機繞組(12)和整流電路(13)組成直線發電機。

2.根據權利要求1所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：所述主回路內的充灌低沸點有機工質。

3.根據權利要求1所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：所述下噴嘴(5)和上噴嘴(7)均為縮放型噴嘴。

4.根據權利要求1所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：所述下磁球(6)和上磁球(8)均為強磁耐高溫型釹鐵硼磁球。

5.根據權利要求1所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：所述下磁球(6)和上磁球(8)的直徑小于磁球運動段(2)的管道內徑。

6.根據權利要求1所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置，其特征在于：所述翅片管(10)為矩形翅片管。

7.權利要求1至6任一項所述的一種利用有機工質無泵循環的發電裝置的發電方法，其特征在于：閃蒸噴射段(1)被熱源(11)加熱后，下磁球(6)和上磁球(8)控制的加熱段內，工質的溫度壓力逐漸升高，當壓力升高到能夠克服上磁球(8)以及上部液柱的重力時，上磁球(8)被推開一條縫隙，閃蒸噴射段(1)與磁球運動段(2)連通，閃蒸噴射段(1)中的工質壓力突然降低，此時，加熱段內的工質經歷了準等溫的迅速膨脹過程，工質的壓力將會迅速接近發電裝置初始壓力；由于發電裝置初始壓力低于循環工質對應溫度下的飽和蒸氣壓，工質將逐漸過熱，過熱的工質將會由于相變產生大量的氣泡核，從而導致工質迅猛氣化，即產生大量氣泡；隨后氣泡將發生迅速膨脹直至爆裂，這個膨脹爆裂過程將產生強大的作用力，推動上磁球(8)向上噴出；上磁球(8)在磁球運動段(2)中向上運動，為了控制磁球的運動高度，在磁球運動段末端設置一個錐形漸擴段(9)，由于管道截面突然增大，流體速度降低，上磁球(8)受到的推力減小，在重力作用下回落至原位置；以上過程中，下磁球(6)起止回閥的作用，以使加熱段中液體的噴射力全部用于推動上磁球(8)向上運動；推動上磁球(8)做功后的工質，經歷了從準穩態向穩態轉變的自發過程，從氣泡核的形成、生長最終達到穩定的氣液兩相平衡狀態，進入冷凝罐(3)；此時，氣相工質密度小于液相工質，流向儲液罐(3)的上部，經由翅片管(10)散熱后流回儲液罐(3)，與液相混合后在重力作用下再次流入閃蒸噴射段(1)，開始新一輪循環；上磁球(8)的上下往復運動導致直線發電機繞組(12)中的磁通量發生變化，根據法拉第電磁感應定律，線圈中產生感應電流經過整流電路(13)整流后，能夠帶動外部負載(14)做功。