[發明專利]一種基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202110048158.6
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN114763749A
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 李驥;田彤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K11/02;F01D15/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置，至少包括：環路型熱管和發電機；所述環路型熱管固定連接于所述發電機下方；所述環路型熱管包括蒸發器、蒸汽管線、冷凝器和液體管線；所述蒸發器一端通過所述蒸汽管線與所述發電機上部固定連接，另一端通過液體管線與所述冷凝器下端固定連接；所述冷凝器上端與所述發電機下部固定連接，形成閉式蒸汽循環回路；同時，本發明還提供了該裝置的使用方法。本發明該裝置可利用清潔熱源進行發電，且發電過程不采用任何外力輔助循環，能夠更好的節約能源，結構簡單、降低了制造成本；且實現了全密封，密封效果達到最佳。

技術領域

本發明涉及熱電轉化裝置技術領域，更具體地說是涉及一種基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置及使用方法。

背景技術

能源是現代社會經濟發展的基石。現代社會向著可再生清潔能源代替不可再生能源，電力代替非電力的方向發展。目前的發電方式包括火力發電、水力發電、核能發電、風力發電和太陽能發電等。2019年，全國規模以上的電廠發電量71422.1億千瓦時，其中，火電51654.3億千瓦時，占比72.32％，火力發電仍占據重要地位。火力發電需要燃燒化石燃料，將工質加熱汽化為過熱蒸汽，沖擊汽輪做功，但化石燃料儲量有限且不可再生，同時燃燒產生的溫室氣體會污染大氣。為熱電轉化尋找清潔熱源十分必要。

電子信息技術的發展，讓這個時代成為數據爆炸的時代，越來越多的數據中心被用來存儲數據，同時也帶來了數據中心的散熱問題。芯片的功率及熱流密度不斷增大，服務器消耗的電能大多以熱的形式散發，需要有效的散熱方式保證其在正常溫度下運行，而散熱又需要消耗更多的能源。據統計，數據中心用電量占全國總工業用電量的1％～2％，而數據中心空調系統耗電量約占其總用電量的40％。有效利用數據中心的余熱資源作為熱電轉化的熱源會節省很多能源。

環路熱管作為一種高效的兩相傳熱裝置，起初被廣泛應用于航空航天領域，近十五年來，環路熱管因其優良的遠距離傳熱、逆重力性能及安裝結構靈活等特點，在電子設備散熱領域不斷發展，成為一種十分具有潛力的散熱方式。環路熱管由蒸發器、冷凝器、蒸汽管線和液體管線組成，工作過程為：工質在蒸發器內吸熱汽化成為過熱蒸汽，經蒸汽管線到達冷凝器，放熱液化，冷凝后的液態工質由毛細芯產生的毛細力驅動，經液體管線回流至蒸發器。與傳統熱管相比，環路熱管將蒸汽的流道和液體的流道分開，杜絕了蒸汽和液體互相攜帶的現象，由此環路熱管既可以應用在數據中心的芯片級散熱，并且其內部的兩相變化會產生過熱蒸汽，利用其內部蒸汽發電是可能的。

目前公開的蒸汽循環發電裝置，大多結構復雜且需要外部動力，如專利CN109681282A公布了一種用過熱蒸汽發電的方法，它需要使用壓縮機壓縮過熱蒸汽，專利CN105114267A公布了一種太陽能低溫蒸汽發電系統，它需要水泵驅動循環，且需要單流閥、電磁閥等控制工質循環。由此可見，傳統的散熱設備沒有考慮利用數據中心的余熱資源，傳統的蒸汽循環發電裝置需要外部壓縮機、泵等驅動，仍需要消耗能源，且需要安裝控制閥門，結構復雜，成本較高。

因此，如何提供一種可利用清潔熱源進行發電、發電過程不采用任何外力輔助循環，節約能源、整個裝置結構簡單，降低了制造成本的基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置是本領域亟需解決的技術問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置及使用方法，目的就是為了解決上述之不足而提供；該裝置克服了傳統熱電轉化裝置燃燒化石燃料產生高溫作為熱源，會排放廢氣污染環境，需要動力驅動，結構復雜制造成本高等問題。

為解決上述技術問題，本發明采取了如下技術方案：

一種基于環路型熱管全封閉蒸汽循環發電裝置，至少包括：環路型熱管和發電機；所述環路型熱管固定連接于所述發電機下方；

所述環路型熱管包括蒸發器、蒸汽管線、冷凝器和液體管線；所述蒸發器一端通過所述蒸汽管線與所述發電機上部固定連接，另一端通過液體管線與所述冷凝器下端固定連接；所述冷凝器上端與所述發電機下部固定連接，形成閉式蒸汽循環回路。