一種磁流體發電裝置的製作方法

2023-10-07 04:14:29 1

專利名稱：一種磁流體發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的磁流體發電裝置，主要利用太陽能加熱電離工質氣體、實施電暈放電產生等離子氣體，再進行發電的裝置。
背景技術：
目前，電氣體發電機在一些小功率場所得到應用，如用作航天飛行器火箭發動機的電源、靜電噴漆、靜電除塵等，但它對等離子氣體利用率不高，只有其中的正離子對發電作出了貢獻，電子不是載流子，只有正離子才是載流子，能量轉換率最高達50% (如

圖1)。 處於實驗階段的磁流體發電機，通過對工質氣體加熱後添加鉀、銫等電離種子，使其具有一定電導率，致使發電能夠進行，再與蒸汽電站系統聯合，總效率可達52%甚至更高，但氣體電導率還不夠高，進一步提高異常困難，必須使用超導磁體來獲得強磁感應強度，價格十分昂貴；氣體中的電離種子和煤渣、灰塵等，易使電機通道電極短路腐蝕，從而縮短電機壽命； 對等離子氣體利用率不高，只有電子才是載流子，正離子不是載流子。廣泛使用的太陽能電池，是根據光電轉換原理，利用半導體材料吸收太陽光能發電，但目前光電轉換效率還不太高，最高僅30%左右，太陽熱能沒有得到充分利用，且生產成本偏高。

發明內容
針對上述問題，本發明提供一種新型的磁流體發電裝置，充分利用太陽的光能和熱能，把它轉換為電能，並提高發電功率和效率。因本發明與電氣體發電、磁流體發電和太陽能發電專業存在交叉，與傳統的磁流體發電機也有所不同，故稱為熱電氣體發電機。以下文中所述的熱電氣體發電機，即是指本發明的新型磁流體發電裝置。這種發電機既與常規的火力、水力、風力及其它能源動力發電機不同，又與傳統的電氣體發電、磁流體發電、太陽能發電不同。常規的動力發電機一般要經過中間能量轉換過程才能發電，傳統的電氣體發電和磁流體發電，都只是利用等離子氣體中的一種帶電粒子 (正離子或電子)作為載流子，太陽能電池也只利用了太陽的光能，而熱電氣體發電機將等離子氣體中的所有帶電粒子都作為載流子，充分利用太陽的熱能和光能，並將熱能和光能直接轉化為電能，其電效率是磁流體發電機的2倍，其單位容積的比功率是磁流體發電機的4倍。熱電氣體發電機，包括一套氣體密閉循環裝置、永磁體(如圖25)、輸電系統(如圖 22)和蓄電池組87，附加化石燃料燃燒室(如圖3)。氣體密閉循環裝置包括太陽能反射鏡(如圖2)、進氣管、噴氣室、電離室44、發電通道45、回收室、排氣管，各部件內空、依次聯通，均使用耐高溫絕緣隔熱材料，如複合矽酸鹽(鋁鎂)製品(如圖11)。一是吸收能量裝置用半球形凹鏡和圓柱體組成反射鏡，內裝工質氙氣，通過吸收太陽能來加熱、電離氣體，再將太陽能轉化為電能(如圖2)。同時配套製作一個俯仰轉動機和水平旋轉機(如圖4)，其中俯仰轉動機採用齒輪轉動部件15，通過手工調整好俯仰角，使反射鏡在高低上正對陽光；水平旋轉機則採用電磁驅動裝置(如圖10)，通過接收光線跟蹤器發出的光線偏移信號(如圖6)，在水平上同步自動調整反射鏡方向，使光線始終垂直照射反射鏡口部(如圖4)。考慮在不見陽光時段持續發電需要，以化石燃料作為替代能源，輔助研製一個化石燃料燃燒室(如圖3)，將工質氣體輸入預熱室 10、燃燒室中的螺旋管進行加熱，再輸入噴氣室、電離室44、發電通道45發電，以彌補太陽能之不足。二是噴氣室和電離室44 由一個長方體雙層絕熱陶瓷櫃製成，前端作為噴氣室， 內置一個進氣泵43、幾張交叉電氣石網(如圖14)，以電氣石網為分界線，後端作為電離室 44 ；在陶瓷櫃外圍套裝一個磁屏蔽管，用磁導率很大的軟磁材料(如坡莫合金或鐵鋁合金) 做成，以防部分磁力線穿入電離室44，致使帶電粒子在電離室內就受到洛侖茲力發生偏轉； 櫃內壁安裝一層金屬板(如鎢銅合金)，起到電場屏蔽作用。熱氣體在進氣泵助推下沿裝置快速流動，流經電氣石網時(如圖14)發生激烈摩擦，少量氣體原子被電離，再次增加帶電粒子密度。電離室內置4根高壓放電棒(正負電勢各2根，用鎢銅合金製成針狀形)，用陶瓷包裹後穿過磁屏蔽管、陶瓷壁和金屬板，插入電離室44，露出金屬針；每對放電棒正負針鋒相對設置，但2對放電棒正負相反放置。4根放電棒外接高壓直流電後，在電離室內形成上下左右強電場，熱氣體噴入電離室發生電暈放電，生成帶電粒子，它們在電離室內受到 4種電場力制衡作用(如圖18、圖19)，正負帶電粒子分別向上、下偏轉，呈弧形前進，但相互不會碰撞，也不會碰到室壁上(如圖20、圖21)；經過多次電離，氣體原子幾乎全被電離成正離子和電子，成為等離子氣體。三是發電通道45 由一個正四稜錐體截體的陶瓷櫃製成， 與電離室44緊密相連，其進氣左側壁和右側壁均內襯一張柵格式鎢銅合金板、粘填蜂窩狀石墨層(如1釐米厚，置於柵格式鎢銅合金板上，點上若干蜂窩孔)，作為正、負極板(如圖 11)；在通道出口端安裝一張內彎曲弧形收集擋板46，與左側正極板、上下絕緣通道壁相連接，三面結合部預留若干個小孔氣隙58。收集擋板46以陶瓷為支架(如氮化硼特種結構陶瓷)，上面襯上一層柵格式鎢銅合金板、粘填蜂窩狀石墨層(同正極板)，各層分別與正極板相同材料連為一體。由於電子將集結到負極板前方區域，設其中心為a點129，因此從a點引出一條導線，作為發電機負極；正離子將集結到收集擋板上靠近正極板一側的區域，設其中心為b點130，因此從b點引出一條導線，作為發電機正極。等離子氣體噴入通道後45， 由於有磁場上下垂直穿過通道，電子受到洛侖茲力作用向右偏轉，遇到微粒發生碰撞，再偏轉、再碰撞，最後偏轉到通道右側極板上，大量電子匯集起來形成負極板(如圖11)；正離子受到洛侖茲力作用向左偏轉，因其質量大、慣性大、橫截面大，連碰幾下也不再偏轉了，將隨氣流「大部隊」向前流動，但軌跡方向是偏向左側極板的(即靠近正極板一側)(如圖11)； 氣流流至出口端時，一小部分氣體從右側負極板與擋板46間的缺口流出，大部分氣流則被擋板46攔阻，順勢沿著弧形擋板上的小孔氣隙滑出，其中絕大部分正離子被擋板上的石墨層收集，可能有少量的正離子被氣流裹攜帶走，這就避免了電荷浪費(如圖11)。收集擋板 46由於收集了大量正離子而成為發電機正極，正離子也變成了載流子(如圖沈)。四是回收室也由一個正四稜錐體截體的陶瓷櫃製成，其底面與發電通道緊密相連，出口端呈收縮狀，口部內置一個排氣泵47，配合進氣泵助推氣體沿著排氣管、反射鏡(如圖幻、進氣管、噴氣室、電離室44、發電通道45循環流動(如圖11)。 磁體設計採用永磁材料(如矩磁鐵氧體)，製作一個半封閉矩形磁性瓷體(如圖25)，事先掛接充電線圈後使其保留較強磁性，只要缺口中的剩磁達到規定值(如 SXlO^4(T))以上即可。磁體上下兩個臂長要大於缺口間距，以防缺口中磁力線向凹部彎曲；因缺口邊緣處上下磁力線會彎曲穿行，所以邊緣處不能作為工作空間，缺口空間應稍大於發電通道體積，使發電通道置於缺口中央位置(如圖25)。工質氣體選擇參照部分元素第一電離能表如下
權利要求
1.一種磁流體發電裝置，包括氣體密閉循環裝置、永磁體、輸電裝置和蓄電池組，所述氣體密閉循環裝置包括太陽能反射鏡、進氣管、噴氣室、電離室、發電通道、回收室、排氣管， 各部件依次連通，氣體密閉循環裝置內有工質氣體，其特徵在於，電離室設置有正負反向高壓放電棒，發電通道出口端設置有收集擋板。
2.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，電離室設置有2對正負極反向高壓放電棒，放電棒上下針鋒相對設置，2對正負極相反放置。
3.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，發電通道出口端設置的收集擋板呈內彎曲弧形，通道左右兩側壁設有導電極板，收集擋板與左側正極板、上下絕緣通道壁相連， 三面接合部留有小孔氣隙。
4.根據權利要求3所述發電裝置，其特徵在於，收集擋板以陶瓷為支撐，襯上柵格式鎢銅合金板和粘填蜂窩狀石墨層，與正極板連為一體。
5.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，噴氣室設有進氣泵和電氣石網，回收室設有排氣泵。
6.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，太陽能反射鏡由半球形凹鏡和小圓柱體組成，配有跟蹤光線自動轉向裝置，工質氙氣經過吸收太陽能升溫、加速後與電氣石網摩擦、進入電離室發生電暈放電，被電離成等離子氣體。
7.根據權利要求6所述發電裝置，其特徵在於，自動轉向裝置包括俯仰轉動機和水平旋轉機，俯仰轉動機採用齒輪轉動部件，使反射鏡在高低上正對陽光；水平旋轉機採用電磁驅動裝置，通過接收光線跟蹤器發出的光線偏移信號，在水平上同步自動調整反射鏡方向， 使光線始終垂直照射反射鏡口部。
8.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，輸出電路並聯一條交流電路，交流電路依次連接變壓器、整流器，接入發電裝置放電棒，提供電離所需能源。
9.根據權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，發電裝置與蓄電池組、濾波電容、穩壓二極體、逆變器並聯，逆變器連接外電路。
10.如權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，氣體循環裝置選用耐高溫絕緣隔熱材料。
11.如權利要求1所述發電裝置，其特徵在於，還包括化石燃料預熱室和燃燒室，工質氣體輸入化石燃料預熱室和燃燒室中的螺旋管進行加熱，再輸入噴氣室、電離室、發電通道發電。
12.如權利要求1至11所述任一種發電裝置，其特徵在於，工質氣體為氙氣。
全文摘要
本發明涉及一種磁流體發電裝置，由太陽能反射鏡、進氣管、噴氣室、電離室、發電通道、回收室、排氣管、永磁體、輸電系統、蓄電池組組成，附加化石燃料燃燒室。電離室設有2對正負反向高壓放電棒，發電通道設有收集擋板，反射鏡由半球形凹鏡和小圓柱體組成，配有跟蹤光線自動轉向裝置，噴氣室設有進氣泵和電氣石網，回收室設有排氣泵。工質氙氣在反射鏡內吸熱升至高溫後輸入進氣管，經噴氣室加速後與電氣石網摩擦電離，噴入電離室後遇到交叉強電場發生電暈，氣體幾乎全被電離，產生的等離子氣體進入發電通道受到洛侖茲力發生偏轉，正負帶電粒子分別集結到收集擋板、負極板上，形成發電機正、負極，導出電能，導出電能，經穩壓、逆變後輸出額定交流電。發電機兩極並聯一個蓄電池組，相互進行充放電。本發明的效果是利用太陽的光能和熱能，把它轉換為電能，獲得較高的發電效率。
文檔編號H02N3/00GK102545694SQ201110377659
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者曾令倫 申請人:曾令倫