專利名稱：利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到熱能-電能轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱能在自然界及人類生產(chǎn)生活中普遍存在，自然界中熱能的存在形式包括太陽能、地?zé)崮艿?；在工業(yè)生產(chǎn)過程中，煤、石油、天然氣等化石能源的燃燒、核反應(yīng)等過程也釋放大量的熱。與水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等技術(shù)相比，熱發(fā)電技術(shù)目前在國際上仍占主導(dǎo)地位，現(xiàn)有熱發(fā)電技術(shù)可分為間接熱發(fā)電技術(shù)和直接熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)。間接熱發(fā)電技術(shù)的共性是通過熱力循環(huán)(如蒸汽朗肯循環(huán))，首先將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械功轉(zhuǎn)換為電能，主要包括火力發(fā)電、核能發(fā)電、太陽能熱發(fā)電以及工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)等；直接熱發(fā)電技術(shù)的共性特點(diǎn)為直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能，中間無需經(jīng)過熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，如磁流體發(fā)電是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，利用高溫導(dǎo)電流體(在工程技術(shù)上常用等離子體)高速通過磁場，以導(dǎo)電的流體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢，而熱電轉(zhuǎn)換材料發(fā)電是利用金屬或半導(dǎo)體材料的seebeck效應(yīng)實(shí)現(xiàn)直接熱電轉(zhuǎn)換的。對于間接式熱發(fā)電技術(shù)，由于要經(jīng)過熱能到機(jī)械功再到電能的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)相對復(fù)雜，不僅建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本高，而且每個(gè)單元設(shè)備上也都存在能量損失。如國際上最先進(jìn)的超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)，由于凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)放熱導(dǎo)致的冷端損失巨大，使得其系統(tǒng)熱效率也僅為45%左右。常見的直接熱發(fā)電技術(shù)，如磁流體發(fā)電技術(shù)，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(diǎn)的存在，磁場隨溫度升高而減弱甚至消失；對于采用熱電轉(zhuǎn)換材料實(shí)現(xiàn)直接發(fā)電的技術(shù)而言，由于材料本身的Seebeck效應(yīng)，只要有溫差即可以產(chǎn)生電能，其系統(tǒng)簡單、可靠性高。目前，國內(nèi)外對熱電材料的研究主要集中在新型熱電轉(zhuǎn)換功能材料的篩選、制備以提高熱電轉(zhuǎn)換效率方面，理想的熱電材料應(yīng)具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)并且能夠在較大溫差下保持性能穩(wěn)定，由于現(xiàn)有熱電材料的轉(zhuǎn)換效率僅為10%左右，其大規(guī)模推廣應(yīng)用仍需進(jìn)一步深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法及，其特征在于，所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)為由回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管的下部蒸發(fā)段、中部熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段組成的封閉系統(tǒng)；其中，在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I的上橫管道上連接抽真空管路9、液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注入管路2和絕緣工質(zhì)B注入管路3 ;低溫?zé)嵩?套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I的上部，高溫?zé)嵩?套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I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(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)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(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注入管路2和絕緣工質(zhì)B注入管路3上各自連接一個(gè)液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)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(jié)構(gòu)并且為電絕緣。所述扁平矩形通道的兩個(gè)側(cè)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(gè)側(cè)壁施加磁場。所述下部蒸發(fā)段為U型管，從所述高溫?zé)嵩次諢崃孔鳛檎麄€(gè)熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻；中部熱絕緣及電絕緣段采用熱導(dǎo)率小并且電絕緣的材料，用于實(shí)現(xiàn)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?zé)嵩瘁尫畔到y(tǒng)排出的熱量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻。
一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，實(shí)施步驟為I)首先關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，通過抽真空管路9對脈動(dòng)熱管的封閉空間進(jìn)行抽真空，以排除不凝性氣體，抽至真空度至少達(dá)100 Pa后，關(guān)閉真空管路截止閥10 ；2)然后交替開啟和關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，向脈動(dòng)熱管內(nèi)間歇注入互不相溶的液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A和絕緣工質(zhì)B ；3)開啟高溫?zé)嵩?，在脈動(dòng)熱管下部的蒸發(fā)段輸入熱能，使絕緣工質(zhì)B吸收熱量，當(dāng)其溫度達(dá)到絕緣工質(zhì)B的沸點(diǎn)后,脈動(dòng)熱管開始啟動(dòng),使得液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A、液相的絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)汽匕；^在中間熱絕緣段13的矩形管通道內(nèi)呈單向或雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A的運(yùn)動(dòng)垂直切割所述磁場的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將在矩形通道側(cè)壁上的電極a和電極b兩個(gè)電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，由外部電路7及蓄電端或用電端8與電極a和電極b連接成的回路輸出，從而實(shí)現(xiàn)了熱能到電能的直接轉(zhuǎn)換。所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A具有較高的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管中它只產(chǎn)生位移而不發(fā)生相變，但都不與所述絕緣工質(zhì)B互溶；該液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A為液態(tài)金汞。所述絕緣工質(zhì)B具有較低的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管的加熱段吸熱蒸發(fā)、在冷凝段放熱冷凝，但都不與所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A互溶，該絕緣工質(zhì)B為純工質(zhì)為純水或去離子水、甲醇、乙二醇、丙酮或液態(tài)二氧化碳；或是兩種以上的混合工質(zhì)。所述中間熱絕緣段的矩形通道內(nèi)包含三種相態(tài)，即液相導(dǎo)電工質(zhì)A、液相絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)Bn。所述下部蒸發(fā)段為U型管，從所述高溫?zé)嵩次諢崃孔鳛檎麄€(gè)熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻；中部熱絕緣及電絕緣段采用熱導(dǎo)率小并且電絕緣的材料，用于實(shí)現(xiàn)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?zé)嵩瘁尫畔到y(tǒng)排出的熱量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電工質(zhì)A的運(yùn)動(dòng)垂直切割磁力線，使得工質(zhì)A內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,從而實(shí)現(xiàn)熱能到電能的直接轉(zhuǎn)換,與其他熱發(fā)電技術(shù)相比，本發(fā)明的突出優(yōu)勢在于，只要存在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩?，而無需對冷熱源的絕對溫度作任何限制性要求，即可通過篩選合適的高沸點(diǎn)液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A和低沸點(diǎn)絕緣工質(zhì)B，實(shí)現(xiàn)熱能-電能的直接轉(zhuǎn)換，中間無需任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，從而大大減小了熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的機(jī)械損失，提高了可靠性。需要進(jìn)一步說明的是，本發(fā)明創(chuàng)造的熱電直接轉(zhuǎn)換方法與系統(tǒng)雖然對冷熱源的絕對溫度并無具體要求，但冷熱源與工質(zhì)的匹配應(yīng)滿足所述低沸點(diǎn)絕緣工質(zhì)B應(yīng)能夠在高溫?zé)嵩磦?cè)吸熱蒸發(fā)，在低溫?zé)嵩磦?cè)放熱冷凝，所述導(dǎo)電工質(zhì)A不發(fā)生相變，僅存在顯熱形式的熱交換。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱、高熱功率設(shè)備放熱、太陽能、地?zé)崮艿榷喾N形式的熱能-電能直接轉(zhuǎn)換，具有廣闊的應(yīng)用前景。具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，該方法及系統(tǒng)可在各種溫差條件下工作，可廣泛應(yīng)用于余熱廢熱發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電等領(lǐng)域。


圖1為回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管直接熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體的結(jié)構(gòu)示意3為絕緣段內(nèi)工質(zhì)相態(tài)分布及發(fā)電原理示意圖附圖標(biāo)記說明1、回路型雙工質(zhì)脈沖熱管主體，2、液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A，3、液態(tài)絕緣工質(zhì)B，4、低溫?zé)嵩?冷源)，5、熱源，6、永磁場，7、外部電路，8、蓄電端(或用電端)。9、抽真空管路，10、真空管路截止閥，11、液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥，12、絕緣工質(zhì)B注液閥，13、中部熱絕緣及電絕緣段，14電絕緣連接件、電極a,電極b.
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在圖1、圖2及圖3所示的回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管直接熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖中，所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)為由回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管的下部蒸發(fā)段、中部熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段組成的封閉系統(tǒng)；其中，在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I的上橫管道上連接抽真空管路9、液態(tài)汞容器2和去離子水容器3 ;低溫?zé)嵩?套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I的上部，高溫?zé)嵩?套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體I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(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)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(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注入管路2和絕緣工質(zhì)B注入管路3上各自連接一個(gè)液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)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(jié)構(gòu)并且為電絕緣。所述扁平矩形通道的兩個(gè)側(cè)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(gè)側(cè)壁施加磁場。所述下部蒸發(fā)段為U型管，從所述高溫?zé)嵩次諢崃孔鳛檎麄€(gè)熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻；中部熱絕緣及電絕緣段采用熱導(dǎo)率小并且電絕緣的材料，用于實(shí)現(xiàn)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?zé)嵩瘁尫畔到y(tǒng)排出的熱量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻。 一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，實(shí)施步驟為
I)首先關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，通過抽真空管路9對脈動(dòng)熱管的封閉空間進(jìn)行抽真空，以排除不凝性氣體，抽至真空度至少達(dá)IOOPa后，關(guān)閉真空管路截止閥10 ；2)然后交替開啟和關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥11和絕緣工質(zhì)B充注閥12，向脈動(dòng)熱管內(nèi)間歇注入互不相溶的液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A和絕緣工質(zhì)B ；3)開啟高溫?zé)嵩?，在脈動(dòng)熱管下部的蒸發(fā)段輸入熱能，使絕緣工質(zhì)B吸收熱量，當(dāng)其溫度達(dá)到絕緣工質(zhì)B的沸點(diǎn)后,脈動(dòng)熱管開始啟動(dòng),使得液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A、液相的絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)汽匕；^在中間熱絕緣段13的矩形管通道內(nèi)呈單向或雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A的運(yùn)動(dòng)垂直切割所述磁場的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將在矩形通道側(cè)壁上的電極a和電極b兩個(gè)電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(如圖3所示)，由外部電路7及蓄電端或用電端8與電極a和電極b連接成的回路輸出，從而實(shí)現(xiàn)了熱能到電能的直接轉(zhuǎn)換。所述下部蒸發(fā)段和上部冷凝段的管路截面形狀可為任意形狀。所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A具有較高的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管中它只產(chǎn)生位移而不發(fā)生相變，既可以是液態(tài)金屬(如汞等)，也可以是其他導(dǎo)電的溶液，但都不與所述絕緣工質(zhì)B互溶(如圖2所示)。所述絕緣工質(zhì)B具有較低的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管的加熱段吸熱蒸發(fā)、在冷凝段放熱冷凝，它既可以是純工質(zhì)(純水或去離子水、甲醇、丙酮、液態(tài)二氧化碳等)，也可以是由多種互溶液體組成的混合工質(zhì)(水-乙二醇混合溶液)，但都不與所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A互溶(如圖2所示)。所述中間熱絕緣段的矩形通道內(nèi)包含三種相態(tài)，即液相導(dǎo)電工質(zhì)A、液相絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)Bn。所述脈動(dòng)熱管主體I置于所述磁場6的N極和S極之間，如圖3所示，磁場方向垂直紙面向里，絕緣段13矩形通道內(nèi)去離子水、水蒸汽31以及液態(tài)汞2共同向上運(yùn)動(dòng)并垂直切割所述磁場6的磁力線，在液態(tài)汞2內(nèi)部產(chǎn)生由右向左的感應(yīng)電動(dòng)勢。需要指出的是，由于液態(tài)汞2在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向的不確定，其內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也不確定，當(dāng)液態(tài)汞2做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生幅值不斷變化的交流電；當(dāng)液態(tài)汞2做單向運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生幅值不斷變化的直流電，液態(tài)汞2在通道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方式可通過在管路上設(shè)置單向閥或通過管路阻力匹配來控制；由于液相導(dǎo)電工質(zhì)A (液態(tài)汞)與液相絕緣工質(zhì)B (去離子水)及汽相絕緣工質(zhì)Bn (水蒸汽)在通道內(nèi)間隔分布，電極a和電極b之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也具有間歇性。此外，由于脈動(dòng)熱管主體I的絕緣段13內(nèi)包含多根并列通道，不同通道產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢可進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)以獲取較大的感應(yīng)電流或感應(yīng)電動(dòng)勢；當(dāng)考慮規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)，單個(gè)脈動(dòng)熱管主體I可視為一個(gè)直接熱發(fā)電單元，通過多個(gè)發(fā)電單元的并聯(lián)或串聯(lián)可以獲取規(guī)?；瘧?yīng)用所需的大電流或高電壓。為使所述脈動(dòng)熱管發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行，所述下部吸熱段、中間熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段的通道水力直徑一般條件下需滿足
權(quán)利要求
1.一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)為由回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管的下部蒸發(fā)段、中部熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段組成的封閉系統(tǒng)；其中，在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體(I)的上橫管道上連接抽真空管路(9)、液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注入管路(2)以及絕緣工質(zhì)B注入管路(3);低溫?zé)嵩?4)套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體(I)的上部，高溫?zé)嵩?5)套在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管主體(I)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，因此回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)了直接熱發(fā)電系統(tǒng)置于磁場(6)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注入管路(2)連接一個(gè)液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥(11)，絕緣工質(zhì)B注入管路(3)上連接絕緣工質(zhì)B充注閥(12)，然后液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥(11)和絕緣工質(zhì)B充注閥(12)連接一起后與上橫管道接通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述中間熱絕緣段采用扁平矩形通道結(jié)構(gòu)并且為電絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述扁平矩形通道的兩個(gè)側(cè)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(gè)側(cè)壁施加磁場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述下部蒸發(fā)段為U型管，從所述高溫?zé)嵩次諢崃孔鳛檎麄€(gè)熱發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻；中部熱絕緣及電絕緣段采用熱導(dǎo)率小并且電絕緣的材料，用于實(shí)現(xiàn)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?zé)嵩瘁尫畔到y(tǒng)排出的熱量，一般采用具有高熱導(dǎo)率的材料以減小熱阻。
7.一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，實(shí)施步驟為 1)首先關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥(11)和絕緣工質(zhì)B充注閥(12)，通過抽真空管路(9)對脈動(dòng)熱管的封閉空間進(jìn)行抽真空，以排除不凝性氣體，抽至真空度至少達(dá)100 Pa后，關(guān)閉真空管路截止閥(10); 2)然后交替開啟和關(guān)閉液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A注液閥(11)和絕緣工質(zhì)B充注閥(12)，向脈動(dòng)熱管內(nèi)間歇注入互不相溶的液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A和絕緣工質(zhì)B ； 3)開啟高溫?zé)嵩?5)，在脈動(dòng)熱管下部的蒸發(fā)段輸入熱能，使絕緣工質(zhì)B吸收熱量，當(dāng)其溫度達(dá)到絕緣工質(zhì)B的沸點(diǎn)后，脈動(dòng)熱管開始啟動(dòng)，使得液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A、液相的絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)汽隊(duì)；^在中間熱絕緣段(13)的矩形管通道內(nèi)呈單向或雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A的運(yùn)動(dòng)垂直切割所述磁場的磁力線，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將在矩形通道側(cè)壁上的電極(a)和電極(b)兩個(gè)電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，由外部電路(7)及蓄電端或用電端(8)與電極(a)和電極(b)連接成的回路輸出，從而實(shí)現(xiàn)了熱能到電能的直接轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A具有較高的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管中它只產(chǎn)生位移而不發(fā)生相變，但都不與所述絕緣工質(zhì)B互溶；該液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A為液態(tài)金屬汞；所述絕緣工質(zhì)B具有較低的沸點(diǎn)，在脈動(dòng)熱管的加熱段吸熱蒸發(fā)、在冷凝段放熱冷凝，但都不與所述液態(tài)導(dǎo)電工質(zhì)A互溶，該絕緣工質(zhì)B為純工質(zhì)為純水或去離子水、甲醇、乙二醇、丙酮或液態(tài)二氧化碳；或是兩種以上的混合工質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，所述中間熱絕緣段的矩形通道內(nèi)包含三種相態(tài)，即液相導(dǎo)電工質(zhì)A、液相絕緣工質(zhì)B及汽相絕緣工質(zhì)Bn。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法，其特征在于，所述回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管下部蒸發(fā)段、中間熱絕緣及電絕緣段及上部冷凝段的通道水力直徑應(yīng)當(dāng)滿足
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于熱能-電能轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域的一種利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電的方法及系統(tǒng)。所述利用回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管實(shí)現(xiàn)直接熱發(fā)電系統(tǒng)為由回路型雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管的下部蒸發(fā)段、中部熱絕緣及電絕緣段、上部冷凝段組成的封閉系統(tǒng)；首先對脈動(dòng)熱管抽真空后，交替充入高沸點(diǎn)導(dǎo)電工質(zhì)A和低沸點(diǎn)絕緣工質(zhì)B，在雙工質(zhì)脈動(dòng)熱管的蒸發(fā)段內(nèi)，低沸點(diǎn)絕緣工質(zhì)B吸收來自高溫?zé)嵩吹臒崃空舭l(fā)，在冷凝段將凝結(jié)熱釋放給低溫?zé)嵩?，脈動(dòng)熱管內(nèi)高沸點(diǎn)導(dǎo)電工質(zhì)A的運(yùn)動(dòng)垂直切割磁力線，從而在工質(zhì)A內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而實(shí)現(xiàn)熱能-電能的直接轉(zhuǎn)換。本發(fā)明可適用于各種溫差條件，極大地提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H02N3/00GK103001533SQ20121049226
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者徐進(jìn)良, 張偉, 牛志愿, 武超群 申請人:華北電力大學(xué)