熱管電池的製作方法

2023-06-01 15:30:46

專利名稱：熱管電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱管電池，屬於熱能利用技術領域。
背景技術：
隨著對節能技術的日益重視和推進，熱能的利用作為一個主要的節能方向主要進 行研究了。對於熱能的利用已經有了一部分的研究。熱管作為一個節能高效的設備一直應 用於各種領域。對於熱管的開發利用，已經到了一個非常成熟的階段。然而現有技術中對 熱管的研究主要集中在調節溫度分布、餘熱回收等方面。至今為止，仍沒有人將熱管與盤式 透平機和發電機結合在一起，並綜合利用進行發電。

發明內容
本發明的目的在於提供一種節能高效環保的將熱能轉化為電能的熱管電池。一種熱管電池，其特徵在於包括重力熱管、盤式透平機、發電機；其中重力熱管 從上而下依次包括冷凝段腔室、絕熱段腔室、蒸發段腔室；其中冷凝段腔室外壁均勻分布著 肋片；其中盤式透平機包括安裝於盤式透平機殼體內的盤式透平機轉子，安裝於盤式透平 機殼體下端的盤式透平機進汽流量控制閥，盤式透平機殼體下部還設有與盤式透平機進汽 流量控制閥相連的蒸汽進口管道，盤式透平機殼體上端設置有盤式透平出口管道；其中盤 式透平機和發電機通過支架水平安裝於熱管的絕熱段腔室內；且盤式透平機轉子與發電機 相連；上述重力熱管的蒸發段腔室裡面裝有虹吸管並且充滿工作介質；上述虹吸管的出口 與盤式透平機的蒸汽進口通道密封連接。對於本發明的核心部分-盤式透平，是一項新的技術，效率高達95%以上。現階段 我國對於盤式透平的研究和應用相對比較少。本發明基於對熱能的利用，將高效率的換熱 設備熱管與盤式透平結合起來，從而研究發明了熱管電池。熱管電池主要原理是將熱管、盤 式透平和電機相結合。熱管電池的主要結構包括一個可以使主要工作介質流動並進行蒸 發冷凝的熱管、一個盤式透平，一個發電機。在運行的過程中，外界的熱量通過外壁向蒸發 段腔室供給熱能，工作介質在蒸發段腔室內被加熱，當溫度達到某一個臨界點時工作介質 發生相變，變為氣體。氣體介質流經虹吸管的通道向上流動，進入蒸汽進口管道和透平機進 氣閥門進入盤式透平機，推動盤式透平的葉片轉動，成功地將熱能轉化為機械能。盤式透平 機帶動發電機主軸轉動，電機將機械能轉化為電能，最終通過輸電線向外輸出。盤式透平機水平安置在熱管的絕熱段腔室，並與電機主軸相連接。水平安置的透 平機可以讓全部的蒸汽以最大速度和最少的損失進入盤式透平機。盤式透平機具有很高的 轉化效率，該結構大大提高了整體的能量轉換效率。盤式透平機的乏汽出口向上安置，不影 響該重力熱管裡面的工質的循環。使效率得到了提高。上述發電機通過耐高溫封裝殼密封。上述發電機通過耐高溫封裝殼封裝可以保護 發電機不受高溫蒸汽衝擊，使發電機的性能不受影響。虹吸管通道是收縮噴管形狀，虹吸管與盤式透平的蒸汽進口通道連接位於虹吸管 的喉道處。本發明熱管電池中的虹吸管通道是一個收縮噴管形狀的通道，漸縮的虹吸管喉道處與盤式透平機的蒸汽進口管道相連接。蒸汽在虹吸管中由下而上速度越來越大，最終 在喉道處速度達到最大值。盤式透平的蒸汽進口通道在喉道處與虹吸管相連接可以使蒸汽 以最大的速度進入盤式透平機，從而效率達到最高。本發明設計一種可以回收利用熱能、節約能源的熱管電池，屬於熱能領域。熱管電 池可以有效的利用熱能，並將其成功的轉化為電能，最終輸出電能。本發明可以有效的回收 熱量，提供電能，特別適合餘熱回收或者微電子中的電能的供應。作為電池本發明非常的環 保，沒有任何的汙染，能持久供電。高效率的熱管結合新型的盤式透平，能持久供電，無汙染，節能環保。連續工作性 強，壽命持久。該發明可以應用於能源、化工、微電子、環保領域。


圖1是熱管電池的主視圖； 圖2是熱管電池的流程圖3是熱管電池的絕熱段局部視圖中標號名稱1、電源輸出線，2、外壁，3、翅片，4、冷凝腔室，5、盤式透平機，6、盤式透 平出口管道，7、絕熱段腔室，8、發電機，9、封裝殼，10、支架，11、盤式透平機轉子，12、盤式透 平機進汽流量控制閥，13、蒸汽進口管道，14、虹吸管，15、工作介質，16、蒸發段腔室。
具體實施例方式參照附圖，本發明提供一種熱管電池，其中包括熱管，盤式透平5，發電機8。熱管 分為三個腔室蒸發段腔室16，絕熱段腔室7，冷凝段腔室4，盤式透平和發電機安裝在絕熱 段腔室呢。圖示實例中熱管為重力熱管，蒸發腔室16內的工作介質15依靠自身的重力完 成循環，虹吸管通道14是漸縮噴管，工作介質15在蒸發腔室內16受熱蒸發為氣體，氣體通 過虹吸管道14向上加速流動，當到達虹吸管道14的喉道的時候蒸汽流速達到最大。虹吸 管通道14喉道部分與蒸汽進口管道13通過法蘭螺栓相連接，由圖2可看出，氣體通過蒸汽 進口管道13和盤式透平機進氣閥12，進入盤式透平機5，推動盤式透平機5的葉片做功，帶 動透平機轉子11轉動，透平機5成功地將熱能轉化為機械能。與盤式透平機5相連的發 電機8在透平機轉子11的帶動下轉動，將機械能轉化為電能，最終電能通過電源輸出線1 向外輸出。由圖3可以看出，在熱管壁兩側打孔，安裝剛性支架10，把盤式透平機和電機固 定水平安裝在絕熱段腔室內。盤式透平機轉子11和電機主軸相連。電機上引出的電源輸 出線1沿管壁向上伸出熱管頂部向外供應電能。整個熱管是密封性能良好，傳熱性能高的 重力熱管，流體在受熱段吸收到的熱量能夠迅速高效的通過透平機和電機的轉化而變成熱 能，向外輸出。只要在受熱段有源源不斷的熱能輸入，熱管電池就能持續的供電，所以電池 具有很好的供電持久性。
權利要求
1.一種熱管電池，其特徵在於包括重力熱管、盤式透平機、發電機；其中重力熱管從上而下依次包括冷凝段腔室(4)、絕熱段腔室(8)、蒸發段腔室(16); 其中冷凝段腔室(4)外壁面均勻分布著肋片(3)；其中盤式透平機(5)包括安裝於盤式透平機殼體內的盤式透平機轉子(11)，安裝於盤 式透平機殼體下端的盤式透平機進汽流量控制閥(12)，盤式透平機殼體下部還設有與盤式 透平機進汽流量控制閥(12)相連的蒸汽進口管道(13)，盤式透平機殼體上端設置有盤式 透平出口管道(6)；其中盤式透平機(5)和發電機(8)通過支架(10)水平安裝於熱管的絕熱段腔室(7)內； 且盤式透平機轉子(11)與發電機(8 )相連；上述重力熱管的蒸發段腔室(16)裡面裝有虹吸管(14)並且充滿工作介質(15)；上述 虹吸管(14)的出口與盤式透平機(5)的蒸汽進口通道(13)密封連接。
2.根據權利要求1所述的熱管電池，其特徵在於上述發電機(8)通過耐高溫封裝殼 (9)密封。
3.根據權利要求1所述的熱管電池，其特徵在於虹吸管通道(14)是收縮噴管形狀，虹 吸管(14)與盤式透平(5)的蒸汽進口通道(13)連接位於虹吸管(14)的喉道處。
全文摘要
一種熱管電池，屬於熱能利用技術領域。該熱管電池包括重力熱管、盤式透平機、電機；其中盤式透平機(5)和發電機(8)通過支架(10)水平安裝於熱管的絕熱段腔室(7)內；且盤式透平機轉子(10)與發電機(8)相連；重力熱管的蒸發段腔室(4)裡面裝有虹吸管(14)；上述虹吸管(14)的出口與盤式透平機(5)的蒸汽進口通道(13)密封連接。本發明具有節能高效環保的優點。
文檔編號F01D17/10GK102094683SQ20101057925
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者葉莉, 姚君磊, 梁林, 焦煒琦, 申耀陽, 趙錦傑, 郭新賢, 陳慧, 韓東, 顧昂 申請人:南京航空航天大學