一种海底热液温差发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种海底热液温差发电装置，包括用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器；用于将机械能转化为电能的发电机；利用过热蒸汽膨胀做功驱动发电机发电的膨胀机，膨胀机与发电机的输入端连接，膨胀机的进口与蒸发器的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵，循环泵的出口与蒸发器的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器，冷凝器的进口与膨胀机的出口连通，冷凝器的出口与循环泵的进口连通。由于本发明专利技术以热液为热源，以附近海水为冷源，采用闭式热力循环驱动膨胀做功的方式向深海探测、作业装备提供电能，所以能够大量有效地利用深海底热液温差能。

【技术实现步骤摘要】
一种海底热液温差发电装置
本专利技术涉及海底能源利用
，更具体地说，涉及一种海底热液温差发电装置。
技术介绍
海洋深处蕴藏着巨大的海底水热活动热能，据估计，全球大洋贡献的总热通量3.2×1012W中，有1/3是通过水热活动实现的。最明显的水热活动是在洋中脊发生的热液喷口，喷发的流体温度可以达到400℃，而周围的海水温度接近0℃。开展这种温差热能的有效利用研究，为诸如水下机器人等深海探测、作业装备就近供应能量，具有十分显著的科学与技术进步意义。目前，研发的发电装置大多基于塞贝克效应，即利用两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差来产生电流，产生电量比较微弱，不足以大量有效地利用深海底热液温差能。综上所述，如何提供一种海底热液温差发电装置，以实现大量有效地利用深海底热液温差能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种海底热液温差发电装置，以实现大量有效地利用深海底热液温差能。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种海底热液温差发电装置，包括：用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器；用于将机械能转化为电能的发电机；利用所述过热蒸汽膨胀做功驱动所述发电机发电的膨胀机，所述膨胀机与所述发电机的输入端连接，所述膨胀机的进口与所述蒸发器的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵，所述循环泵的出口与所述蒸发器的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器，所述冷凝器的进口与所述膨胀机的出口连通，所述冷凝器的出口与所述循环泵的进口连通。优选的，上述海底热液温差发电装置还包括用于将所述发电机发出的交流电转换为直流电并管理电源的电能变换模块，所述电能变换模块的输入端与所述发电机的输出端连接。优选的，上述海底热液温差发电装置还包括与所述电能变换模块的输出端连接的水密电缆接头。优选的，上述海底热液温差发电装置还包括外罩于所述蒸发器的第一护框。优选的，上述海底热液温差发电装置还包括外罩于所述冷凝器的第二护框。优选的，上述海底热液温差发电装置还包括连接在所述第一护框与所述第二护框之间的耐压筒体，所述膨胀机、所述发电机、所述循环泵、所述电能变换模块均位于所述耐压筒体内。优选的，上述海底热液温差发电装置中，所述海底热液温差发电装置的循环工质为甲苯。优选的，上述海底热液温差发电装置中，所述蒸发器为螺旋管蒸发器；所述冷凝器为螺旋管冷凝器。优选的，上述海底热液温差发电装置中，所述膨胀机为多级轴流透平膨胀机。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供的海底热液温差发电装置包括用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器；用于将机械能转化为电能的发电机；利用过热蒸汽膨胀做功驱动发电机发电的膨胀机，膨胀机与发电机的输入端连接，膨胀机的进口与蒸发器的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵，循环泵的出口与蒸发器的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器，冷凝器的进口与膨胀机的出口连通，冷凝器的出口与循环泵的进口连通。应用时，将海底热液温差发电装置的蒸发器放置在海底热液喷口上，将冷凝器放置在冰冷的海底上；工作过程中，由冷凝器流出的冷却后的液态工质，经循环泵加压进入蒸发器，然后吸收海底热液喷口的热液区域的高温热量后成为高温高压的过热蒸汽，接着进入膨胀机膨胀向外做功驱动发电机发电；做功后膨胀机出口为低温低压的乏汽，其进入冷凝器进一步冷却为液态的工质；而发电机发出的高频交流电可经过处理后向深海探测、作业装备提供充电电源。由于本专利技术以热液为热源，以附近海水为冷源，采用闭式热力循环驱动膨胀做功的方式向深海探测、作业装备提供电能，所以能够大量有效地利用深海底热液温差能。此外，本专利技术利用循环泵实现工质的闭式热力循环，更能适应深海应用，工作可靠性高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的海底热液温差发电装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种海底热液温差发电装置，实现了大量有效地利用深海底热液温差能。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考附图1，本专利技术实施例提供的海底热液温差发电装置包括用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器2；用于将机械能转化为电能的发电机5；利用过热蒸汽膨胀做功驱动发电机5发电的膨胀机4，膨胀机4与发电机5的输入端连接，膨胀机4的进口与蒸发器2的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵6，循环泵6的出口与蒸发器2的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器8，冷凝器8的进口与膨胀机4的出口连通，冷凝器8的出口与循环泵6的进口连通。应用时，将海底热液温差发电装置的蒸发器2放置在海底热液喷口上，将冷凝器8放置在冰冷的海底上；工作过程中，由冷凝器8流出的冷却后的液态工质，经循环泵6加压进入蒸发器2，然后吸收海底热液喷口的热液区域的高温热量后成为高温高压的过热蒸汽，接着进入膨胀机4膨胀向外做功驱动发电机5发电；做功后膨胀机4出口为低温低压的乏汽，其进入冷凝器8进一步冷却为液态的工质；而发电机5发出的高频交流电可经过处理后向深海探测、作业装备提供充电电源。由于本专利技术以热液为热源，以附近海水为冷源，采用闭式热力循环驱动膨胀做功的方式向深海探测、作业装备提供电能，所以能够大量有效地利用深海底热液温差能。此外，本专利技术利用循环泵6实现工质的闭式热力循环，更能适应深海应用，工作可靠性高。优选的，海底热液温差发电装置还包括用于将发电机5发出的交流电转换为直流电并管理电源的电能变换模块7，电能变换模块7的输入端与发电机5的输出端连接。具体的，电能变换模块7包括整流器单元、充放电管理单元和控制单元等。发电机5输出的高频交流电经电能变换模块7转换为直流电，便于向深海探测、作业装备提供充电电源。可以理解的是，本专利技术也可以不设置上述电能变换模块7，通过需要用电设备如深海探测装备自身携带的变换模块，以实现同样的将发电机5输出的交流电转换为直流电的效果。为了进一步方便使用，海底热液温差发电装置还包括与电能变换模块7的输出端连接的水密电缆接头10。电能变换模块7的输出的直流电，通过水密电缆接头10向深海探测、作业装备提供充电电源。本专利技术也可以不设置上述水密电缆接头10，通过用电设备自身携带的充电接头实现同样的与电能变换模块7的输出端连接的效果。优选的，海底热液温差发电装置还包括外罩于蒸发器2的第一护框1。该第一护框1具有供海水通过的间隙，所以能够在不影响热交换效果的前提下，保护蒸发器2不受碰撞等损伤，延长了蒸发器2的使用寿命。上述第一护框1还可以为其他结构，如具有通水孔的外罩等，本专利技术在此不再一一赘述，本专利技术也可以不设置上述第一护框1。进一步的技术方案中，海底热液温差发电装置还包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底热液温差发电装置，其特征在于，包括：用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器(2)；用于将机械能转化为电能的发电机(5)；利用所述过热蒸汽膨胀做功驱动所述发电机(5)发电的膨胀机(4)，所述膨胀机(4)与所述发电机(5)的输入端连接，所述膨胀机(4)的进口与所述蒸发器(2)的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵(6)，所述循环泵(6)的出口与所述蒸发器(2)的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器(8)，所述冷凝器(8)的进口与所述膨胀机(4)的出口连通，所述冷凝器(8)的出口与所述循环泵(6)的进口连通。

【技术特征摘要】
1.一种海底热液温差发电装置，其特征在于，包括：用于将液态工质加热为过热蒸汽的蒸发器(2)；用于将机械能转化为电能的发电机(5)；利用所述过热蒸汽膨胀做功驱动所述发电机(5)发电的膨胀机(4)，所述膨胀机(4)与所述发电机(5)的输入端连接，所述膨胀机(4)的进口与所述蒸发器(2)的出口连通；用于驱动工质循环的循环泵(6)，所述循环泵(6)的出口与所述蒸发器(2)的进口连通；用于将膨胀做功后的工质乏汽冷凝为液态的冷凝器(8)，所述冷凝器(8)的进口与所述膨胀机(4)的出口连通，所述冷凝器(8)的出口与所述循环泵(6)的进口连通。2.根据权利要求1所述的海底热液温差发电装置，其特征在于，还包括用于将所述发电机(5)发出的交流电转换为直流电并管理电源的电能变换模块(7)，所述电能变换模块(7)的输入端与所述发电机(5)的输出端连接。3.根据权利要求2所述的海底热液温差发电装置，其特征在于，还包括与所述电能变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇翔，于春亮，陈铭，谢超，熊宏，肖剑宇，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，
类型：发明
国别省市：海南,46