利用有机工质无泵循环的连续发电装置制造方法及图纸

一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，属于中低温热源发电技术领域，用于将70～400℃范围内热源的热能通过动力循环转换为电能。该装置利用闪蒸喷射力与重力联合驱动，装置包括闪蒸喷射管束、磁球运动管束、储液罐、直线发电机单元以及旋转发电机单元。闪蒸喷射管束中的低沸点工质受热沸腾后，下磁球起止回阀作用，工质沸腾膨胀的动能，驱动上磁球切割直线发电机绕组发电；同时，气液混合物推动叶轮转动，带动旋转发电机发电。当传热管中的低沸点工质受热沸腾时，对于单个传热管，沸腾喷射过程是间歇的，而对于闪蒸喷射管束，叶轮可以连续转动发电。与传统有机朗肯循环相比，节省了泵功，具有效率高的优点，可应用于中低温余热发电。

【技术实现步骤摘要】
利用有机工质无泵循环的连续发电装置
本技术属于中低温热源发电
，特别涉及一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置。
技术介绍
热能是国民经济和人民生活中应用最广泛的能量形式，近年来很多学者对各种中低温热能的利用做了大量研究。这种中低温能源种类繁多，总量巨大，包括各种工业余热、太阳能、地热、生物质能、海洋温差能和LNG冷能等。随着节能减排工作的大力推进，目前针对中高温热源，如工业余热、太阳能聚光热等都有较成熟的应用技术。针对中低温热源如浅表层地热能、太阳能以及工业余热等的利用率有待提高。中低温热源的热功转换主要方式之一是有机朗肯循环，常见的形式包含多层有机朗肯循环或者重力驱动有机朗肯循环，但其存在泵的功耗占比大所导致发电效率低下或者驱动力不足导致的系统高度过高的问题。近年来，针对中低温热源的利用，相关学者还提出trilateral-flash循环，该循环由蒸发器、压缩机以及膨胀机组成，其蒸发器中工质受热后不会发生相变，而是当压力达到一定值时，处于膨胀机入口的阀门打开，高温高压的液体通过喷嘴进入低压环境，在喷嘴出口发生闪蒸产生射流推动膨胀机旋转。由于该系统蒸发器中的工质每次加热需到达一定压力后，才可以开启阀门发电，存在产生脉冲性电流的问题。因此研究一种减少泵功、减小系统规模的连续发电系统具有重要的现实意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，具有结构简单、效率高的优点。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，由有机工质封闭循环回路以及两个发电单元组成；所述有机工质封闭循环回路包括闪蒸喷射管束1、磁球运动管束2、储液罐3、下降管4和集箱5，闪蒸喷射管束1出口连接磁球运动管束2入口，磁球运动管束2出口全部连通储液罐3入口，储液罐3出口连接下降管4入口，下降管4出口连通集箱5入口，集箱5出口连通闪蒸喷射管束1入口；所述两个发电单元包括直线发电机单元6与旋转发电机单元7，其中直线发电机单元6由缠绕在磁球运动管束2外壁的直线发电机绕组8、与直线发电机绕组8连接的整流电路9以及与整流电路9连接的负载20组成，旋转发电机单元7由置于储液罐3中并位于磁球运动管束2正上方的叶轮10以及与叶轮10连接的旋转发电机11组成；闪蒸喷射管束1放置于热源12中，储液罐3上方布满冷凝毛细管13；闪蒸喷射管束1进出口设置下喷嘴14和上喷嘴15，下喷嘴14和上喷嘴15上分别放置下磁球16和上磁球17。所述磁球运动管束2出口为锥形渐缩口18。所述有机工质封闭循环回路中为低沸点有机工质19。所述下喷嘴14和上喷嘴15均为缩放型喷嘴。所述下磁球16和上磁球17均为强磁耐高温型钕铁硼磁球。所述储液罐3临近下降管4的一侧向下倾斜放置。所述热源12的温度为70～400℃，介质类型不限于水、导热油等物质。所述的利用有机工质无泵循环的连续发电装置的发电方法，在预设温度条件下，有机工质封闭循环回路内充入预设量的饱和液态有机工质；当开启热源12后，闪蒸喷射管束1中的饱和液态有机工质开始被加热，由于下磁球16和上磁球17对加热空间形成的密封性，饱和液态有机工质的温度压力逐渐升高，当压力升高到能够将上磁球17推开一条缝隙时，闪蒸喷射管束1内压力突然降低，此时，其中的工质经历了准等温的迅速膨胀过程，工质的压力将会迅速接近连续发电装置初始的预设压力；由于连续发电装置初始压力低于循环工质对应温度下的饱和蒸气压，工质将逐渐过热，先产生少量气核，随着工质进一步过热，过热的工质将会由于相变产生大量的气泡核，从而导致迅猛气化，即产生大量气泡；随后气泡将发生迅速膨胀直至爆裂，这个膨胀爆裂过程将产生强大的作用力，推动上磁球17向上喷出；以上过程中，下喷嘴14与下磁球16紧密配合，起到止回阀的作用，以使闪蒸喷射管束1中液体的喷射力全部用于推动上磁球17向上运动；当上磁球17上升到一定高度时，在重力作用下回落至原位置，上磁球17的上下运动导致直线发电机绕组8中的磁场强度发生变化，直线发电机绕组8中产生感应电流经过整流电路9整流后带动外部的负载20工作；为了防止磁球运动至储液罐，在磁球运动管束2末端设置锥形渐缩口18，该锥形渐缩口18同时也使喷射到叶轮10的气液两相流速度更高；磁球运动管束2对准叶轮叶片，其喷射力将推动叶轮10旋转带动旋转发电机11发电；磁球运动管束2各个管子中做功后的工质统一进入储液罐3，在储液罐顶部冷凝毛细管13的作用下，冷凝为初始的饱和液体状态，再在下降管4的作用下流入集箱5，开始下一轮循环。本技术提供了一种用于中低温热源下的连续发电方式，具有如下创新性：(1)本技术装置在分离式热管系统以及重力驱动有机朗肯循环的基础上，增加了自主创新的管束沸腾喷射推动叶轮发电系统。与传统的有机朗肯循环发电系统相比，本装置主循环回路采用自然循环的方式，省略了增压泵、膨胀机，不依靠外部的电力供给，没有泵的功耗，具有效率高、成本低的优点。(2)与重力驱动的有机朗肯循环相比，增加了由闪蒸喷射管束、磁球运动管束、上下喷嘴、上下磁球以及热源组成的沸腾喷射装置，闪蒸喷射管束上下端配置的磁球既为沸腾喷射提供了发生条件，同时又可作为运动部件切割感应线圈发电。系统的驱动力增强，对中低温热源的利用率更高。(3)与单管闪蒸喷射增强重力驱动发电装置相比，采用管束型传热管以及叶轮、磁球联合发电的形式，可连续输出电能。由于本技术连续发电装置的特殊设计，故而具有成本低，易实施的优点，可用于分布式发电系统、中低温余热利用等领域。附图说明图1为本技术的连续发电装置结构示意图。图中：1为闪蒸喷射管束；2为磁球运动管束；3为储液罐；4为下降管；5为集箱；6为直线发电机单元；7为旋转发电机单元；8为直线发电机绕组；9为整流电路；10为叶轮；11为旋转发电机；12为热源；13为冷凝毛细管；14为下喷嘴；15为上喷嘴；16为下磁球；17为上磁球；18为锥形渐缩口；19为低沸点有机工质；20为负载。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细说明。参见图1，本技术一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，由有机工质封闭循环回路以及两个发电单元组成；有机工质封闭循环回路包括闪蒸喷射管束1、磁球运动管束2、储液罐3、下降管4和集箱5，闪蒸喷射管束1出口连接磁球运动管束2入口，磁球运动管束2出口全部连通储液罐3入口，储液罐3出口连接下降管4入口，下降管4出口连通集箱5入口，集箱5出口连通闪蒸喷射管束1入口；两个发电单元包括直线发电机单元6与旋转发电机单元7，其中直线发电机单元6由缠绕在磁球运动管束2外壁的直线发电机绕组8、与直线发电机绕组8连接的整流电路9以及与整流电路9连接的负载20组成，旋转发电机单元7由置于储液罐3中并位于磁球运动管束2正上方的叶轮10以及与叶轮10连接的旋转发电机11组成；闪蒸喷射管束1放置于热源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：由有机工质封闭循环回路以及两个发电单元组成；所述有机工质封闭循环回路包括闪蒸喷射管束(1)、磁球运动管束(2)、储液罐(3)、下降管(4)和集箱(5)，闪蒸喷射管束(1)出口连接磁球运动管束(2)入口，磁球运动管束(2)出口全部连通储液罐(3)入口，储液罐(3)出口连接下降管(4)入口，下降管(4)出口连通集箱(5)入口，集箱(5)出口连通闪蒸喷射管束(1)入口；所述两个发电单元包括直线发电机单元(6)与旋转发电机单元(7)，其中直线发电机单元(6)由缠绕在磁球运动管束(2)外壁的直线发电机绕组(8)、与直线发电机绕组(8)连接的整流电路(9)以及与整流电路(9)连接的负载(20)组成，旋转发电机单元(7)由置于储液罐(3)中并位于磁球运动管束(2)正上方的叶轮(10)以及与叶轮(10)连接的旋转发电机(11)组成；闪蒸喷射管束(1)放置于热源(12)中，储液罐(3)上方布满冷凝毛细管(13)；闪蒸喷射管束(1)进出口设置下喷嘴(14)和上喷嘴(15)，下喷嘴(14)和上喷嘴(15)上分别放置下磁球(16)和上磁球(17)。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：由有机工质封闭循环回路以及两个发电单元组成；所述有机工质封闭循环回路包括闪蒸喷射管束(1)、磁球运动管束(2)、储液罐(3)、下降管(4)和集箱(5)，闪蒸喷射管束(1)出口连接磁球运动管束(2)入口，磁球运动管束(2)出口全部连通储液罐(3)入口，储液罐(3)出口连接下降管(4)入口，下降管(4)出口连通集箱(5)入口，集箱(5)出口连通闪蒸喷射管束(1)入口；所述两个发电单元包括直线发电机单元(6)与旋转发电机单元(7)，其中直线发电机单元(6)由缠绕在磁球运动管束(2)外壁的直线发电机绕组(8)、与直线发电机绕组(8)连接的整流电路(9)以及与整流电路(9)连接的负载(20)组成，旋转发电机单元(7)由置于储液罐(3)中并位于磁球运动管束(2)正上方的叶轮(10)以及与叶轮(10)连接的旋转发电机(11)组成；闪蒸喷射管束(1)放置于热源(12)中，储液罐(3)上方布满冷凝毛细管(13)；闪蒸喷射管束(1)进出口设置下喷嘴(14)和上喷嘴(15)，下喷嘴(14)和上喷嘴(15)上分别放...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金乐，张涛，霍福强，毕勤成，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61