用于液态金属磁流体发电研究的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及液态金属磁流体发电装置领域，尤其涉及用于液态金属磁流体发电研究的实验装置。该装置包括：泵头，过滤器，涡轮流量计，回收球阀，管道，前置压力变送器，发电通道，聚磁装置，后置压力变送器；所述管道通过法兰将凸轮转子泵的泵头的进口、过滤器、涡轮流量计、回收球阀、发电通道和凸轮转子泵的泵头的出口连接起来共同组成循环管路；所述前置压力变送器、后置压力变送器分别在安装在发电通道的入口、出口的管道上；所述聚磁装置包围在发电通道的外围，聚磁装置中的磁铁与发电通道的绝缘通道板间隙配合。本实用新型专利技术设计的实验装置能够有效模拟液态金属磁流体发电特性的情况，对发电通道特性的研究分析具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
用于液态金属磁流体发电研究的实验装置
本技术涉及液态金属磁流体发电装置领域，尤其涉及一种用于液态金属磁流体发电研究的实验装置。
技术介绍
本技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。液态金属磁流体发电技术是指驱动液态金属经过发电通道切割磁力线，在电极上产生感应电动势输出电能的技术。它与传统发电机相比，液态金属磁流体发电仅需管道、阀门、磁铁等简单构件即可实现机械能到电能的直接转换，是一种新型、高效的发电方式，由于没有机械转换环节，又称为直接发电技术。对于液态金属磁流体发电技术的研究主要在于对发电通道特性的研究，发电通道特性是指磁流体发电过程中发电通道内部流场、电场、磁场等量的分布特性，其直接影响发电性能。发电通道特性主要分为动力学特性和电磁学特性。动力学特性是指发电通道内部流场分布。磁流体由于受到洛伦兹力作用，动力学特性与普通流体有明显区别。电磁学特性是指磁流体发电通道内电磁场分布、发电功率及效率等。2005年中国科学院电工研究所在国内首次提出将新型液态金属磁流体技术应用于波浪能发电，2008年底成功研制了一台原理性演示装，2012年开发了2kW液态金属磁流体波浪能发电试验样机。中国专利201610191945.5公布一种鳐鱼式液态金属磁流体发电装置及发电方法。目前，许多科研院校和机构已经开展研究了液态金属磁流体发电技术，研究液态金属磁流体发电的方法主要有三种：理论计算、样机试验和数值模拟。然而，本技术人研究发现：目前，一方面对于液态金属磁流体发电技术研究投入不够，导致液态金属磁流体发电通道的设计仍缺乏相关标准规范的指导，另一方面，对于液态金属磁流体发电特性研究实验缺少系统化、标准化的实验装置及装置，灵活变更的实验参数条件也受到实验装置的限制，无法促进液态金属磁流体发电理论和发电通道特性的研究。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本技术提供一种用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，本技术设计的实验装置能够有效模拟液态金属磁流体发电特性的情况，对发电通道特性的研究分析具有重要的意义。为实现上述专利技术目的，本技术采用的技术手段为：首先，本技术公开一种用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，包括：泵头，过滤器，涡轮流量计，回收球阀，管道，前置压力变送器，发电通道，聚磁装置，后置压力变送器；其中：所述管道通过法兰将凸轮转子泵的泵头的进口、过滤器、涡轮流量计、回收球阀、发电通道和凸轮转子泵的泵头的出口连接起来共同组成循环管路。所述前置压力变送器、后置压力变送器分别在安装在发电通道的入口、出口的管道上。所述聚磁装置包围在发电通道的外围，聚磁装置中的磁铁与发电通道的绝缘通道板间隙配合，从而为发电通道提供磁场。其次，本技术公开所述用于液态金属磁流体发电研究的实验装置的使用方法，包括如下步骤：(1)检查循环管路的密封性，并从管道的注液孔向循环管路中注满液态金属磁流体；(2)开启凸轮转子泵，通过凸轮转子泵的控制柜的旋转钮调节管路中液态金属磁流体的流速和流向；(3)利用涡轮流量计观察记录管路中的流量数值，利用前置压力变送器与后置压力变送器检测记录发电通道入口与出口的压力数值，选取记录的数据生成报表；(4)在发电通道的电极孔连接探测装置检测空载电流或空载电压值，或者接入负载检测负载电流或负载电压值，研究不同负载工况下发电通道特性的改变，选取记录的数据生成报表。与现有技术相比，本技术取得的有益技术效果主要包括以下几部分：本技术的实验装置采用发电通道与磁铁分离的设计，方便在后续实验进展中更换不同强度的磁铁，研究不同磁场强度对发电通道特性的影响，管路通过法兰分段连接，可方便更换不同截面形状的发电通道，研究不同截面形状对发电通道特性的影响。本技术的实验装置能在不同液压流速、不同液态金属磁流体介质的变量条件下进行液态金属磁流体发电实验。本技术的发电通道采用绝缘通道板、中间绝缘法兰和连接法兰多结构组合设计，在密封良好的同时，保证了有效发电段上下两面为绝缘面，左右两面为电极面，从而与液态金属磁流体发电数值模拟模型保持一致。综上，本技术的实验装置能有效模拟液态金属磁流体发电特性的情况，促进对其液态金属磁流体发电机理的研究，利用其得出的准确实验数据，可总结出液态金属磁流体发电机理及与相关工况的关系，为液态金属磁流体发电装置的设计、制造与维护提供准确、可靠的实验依据。附图说明构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术第一实施例用于液态金属磁流体发电研究的实验装置的结构示意图。图2为本技术第一实施例用于液态金属磁流体发电研究的实验装置的俯视图。图3为本技术第二实施例中发电通道的结构示意图。图4为本技术第二实施例中发电通道的断面图。图5为本技术第三、四实施例中聚磁装置的结构示意图。图6为本技术第五实施例中发电通道的剖面图。上述附图中标记分别代表：1-支撑底座，2-排气孔，3-泵头，4-控制柜，5-过滤器，6-减速器，7-涡轮流量计，8-电动机，9-回收球阀，10-注液孔，11-管夹，12-管道，13-前置压力变送器，14-发电通道，15-聚磁装置，15a-方型铁壳，15b-凹型铁壳，15c-N极磁铁，15d-S极磁铁，16-后置压力变送器，17-绝缘通道板，18-中间绝缘法兰，19-连接法兰，20-连接变径，21-过度法兰，22-电极，22a-接线孔。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了方便叙述，本技术中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。术语解释部分:本技术中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，其特征在于，包括：泵头，过滤器，涡轮流量计，回收球阀，管道，前置压力变送器，发电通道，聚磁装置，后置压力变送器；其中：/n所述管道通过法兰将凸轮转子泵的泵头的进口、过滤器、涡轮流量计、回收球阀、发电通道和凸轮转子泵的泵头的出口连接起来共同组成循环管路；/n所述前置压力变送器、后置压力变送器分别在安装在发电通道的入口、出口的管道上；所述聚磁装置包围在发电通道的外围，聚磁装置中的磁铁与发电通道的绝缘通道板间隙配合。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，其特征在于，包括：泵头，过滤器，涡轮流量计，回收球阀，管道，前置压力变送器，发电通道，聚磁装置，后置压力变送器；其中：
所述管道通过法兰将凸轮转子泵的泵头的进口、过滤器、涡轮流量计、回收球阀、发电通道和凸轮转子泵的泵头的出口连接起来共同组成循环管路；
所述前置压力变送器、后置压力变送器分别在安装在发电通道的入口、出口的管道上；所述聚磁装置包围在发电通道的外围，聚磁装置中的磁铁与发电通道的绝缘通道板间隙配合。


2.如权利要求1所述的用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，其特征在于，所述发电通道由绝缘通道板、中间绝缘法兰、连接法兰、过度法兰和电极组成，一对绝缘通道板和一对电极通过螺钉连接，中间形成方形通道；所述中间绝缘法兰为两组，对称地设置在所述电极的两端；所述连接法兰、变径管和过度法兰依次密封固定在一起；所述过度法兰、中间绝缘法兰和绝缘通道板固定在一起；所述电极的外端面上开接线孔，用于接入导线或者探测仪器。


3.如权利要求2所述的用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，其特征在于，通过螺钉将中间绝缘法兰、过度法兰和绝缘通道板固定连接在一起；
或者，所述中间绝缘法兰与绝缘通道板之间，中间绝缘法兰与过度法兰之间均通过密封圈进行密封；
或者，所述绝缘通道板其与电极之间的接触面采用托马斯PEEK粘接高强结构胶涂匀粘接密封，并用螺钉进行紧固。


4.如权利要求2所述的用于液态金属磁流体发电研究的实验装置，其特征在于，所述聚磁装置为中间开设方形通孔的结构，所述方形通孔的上、下相对两面上分别固定N极磁铁和S极磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，乔凯，王启先，谢玉东，霍志璞，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37