專利名稱：一種磁流體發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的磁流體發(fā)電裝置，主要利用太陽能加熱電離工質(zhì)氣體、實(shí)施電暈放電產(chǎn)生等離子氣體，再進(jìn)行發(fā)電的裝置。
背景技術(shù)：
目前，電氣體發(fā)電機(jī)在一些小功率場所得到應(yīng)用，如用作航天飛行器火箭發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)電作出了貢獻(xiàn)，電子不是載流子，只有正離子才是載流子，能量轉(zhuǎn)換率最高達(dá)50% (如

圖1)。 處于實(shí)驗(yàn)階段的磁流體發(fā)電機(jī)，通過對工質(zhì)氣體加熱后添加鉀、銫等電離種子，使其具有一定電導(dǎo)率，致使發(fā)電能夠進(jìn)行，再與蒸汽電站系統(tǒng)聯(lián)合，總效率可達(dá)52%甚至更高，但氣體電導(dǎo)率還不夠高，進(jìn)一步提高異常困難，必須使用超導(dǎo)磁體來獲得強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，價(jià)格十分昂貴；氣體中的電離種子和煤渣、灰塵等，易使電機(jī)通道電極短路腐蝕，從而縮短電機(jī)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(jù)光電轉(zhuǎn)換原理，利用半導(dǎo)體材料吸收太陽光能發(fā)電，但目前光電轉(zhuǎn)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(chǎn)成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種新型的磁流體發(fā)電裝置，充分利用太陽的光能和熱能，把它轉(zhuǎn)換為電能，并提高發(fā)電功率和效率。因本發(fā)明與電氣體發(fā)電、磁流體發(fā)電和太陽能發(fā)電專業(yè)存在交叉，與傳統(tǒng)的磁流體發(fā)電機(jī)也有所不同，故稱為熱電氣體發(fā)電機(jī)。以下文中所述的熱電氣體發(fā)電機(jī)，即是指本發(fā)明的新型磁流體發(fā)電裝置。這種發(fā)電機(jī)既與常規(guī)的火力、水力、風(fēng)力及其它能源動(dòng)力發(fā)電機(jī)不同，又與傳統(tǒng)的電氣體發(fā)電、磁流體發(fā)電、太陽能發(fā)電不同。常規(guī)的動(dòng)力發(fā)電機(jī)一般要經(jīng)過中間能量轉(zhuǎn)換過程才能發(fā)電，傳統(tǒng)的電氣體發(fā)電和磁流體發(fā)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(fā)電機(jī)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，并將熱能和光能直接轉(zhuǎn)化為電能，其電效率是磁流體發(fā)電機(jī)的2倍，其單位容積的比功率是磁流體發(fā)電機(jī)的4倍。熱電氣體發(fā)電機(jī)，包括一套氣體密閉循環(huán)裝置、永磁體(如圖25)、輸電系統(tǒng)(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(huán)裝置包括太陽能反射鏡(如圖2)、進(jìn)氣管、噴氣室、電離室44、發(fā)電通道45、回收室、排氣管，各部件內(nèi)空、依次聯(lián)通，均使用耐高溫絕緣隔熱材料，如復(fù)合硅酸鹽(鋁鎂)制品(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(nèi)裝工質(zhì)氙氣，通過吸收太陽能來加熱、電離氣體，再將太陽能轉(zhuǎn)化為電能(如圖2)。同時(shí)配套制作一個(gè)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)機(jī)(如圖4)，其中俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)采用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部件15，通過手工調(diào)整好俯仰角，使反射鏡在高低上正對陽光；水平旋轉(zhuǎn)機(jī)則采用電磁驅(qū)動(dòng)裝置(如圖10)，通過接收光線跟蹤器發(fā)出的光線偏移信號(如圖6)，在水平上同步自動(dòng)調(diào)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(shí)段持續(xù)發(fā)電需要，以化石燃料作為替代能源，輔助研制一個(gè)化石燃料燃燒室(如圖3)，將工質(zhì)氣體輸入預(yù)熱室 10、燃燒室中的螺旋管進(jìn)行加熱，再輸入噴氣室、電離室44、發(fā)電通道45發(fā)電，以彌補(bǔ)太陽能之不足。二是噴氣室和電離室44 由一個(gè)長方體雙層絕熱陶瓷柜制成，前端作為噴氣室， 內(nèi)置一個(gè)進(jìn)氣泵43、幾張交叉電氣石網(wǎng)(如圖14)，以電氣石網(wǎng)為分界線，后端作為電離室 44 ；在陶瓷柜外圍套裝一個(gè)磁屏蔽管，用磁導(dǎo)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(nèi)就受到洛侖茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)； 柜內(nèi)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(jìn)氣泵助推下沿裝置快速流動(dòng)，流經(jīng)電氣石網(wǎng)時(shí)(如圖14)發(fā)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(nèi)置4根高壓放電棒(正負(fù)電勢各2根，用鎢銅合金制成針狀形)，用陶瓷包裹后穿過磁屏蔽管、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(fù)針鋒相對設(shè)置，但2對放電棒正負(fù)相反放置。4根放電棒外接高壓直流電后，在電離室內(nèi)形成上下左右強(qiáng)電場，熱氣體噴入電離室發(fā)生電暈放電，生成帶電粒子，它們在電離室內(nèi)受到 4種電場力制衡作用(如圖18、圖19)，正負(fù)帶電粒子分別向上、下偏轉(zhuǎn)，呈弧形前進(jìn)，但相互不會(huì)碰撞，也不會(huì)碰到室壁上(如圖20、圖21)；經(jīng)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(fā)電通道45 由一個(gè)正四棱錐體截體的陶瓷柜制成， 與電離室44緊密相連，其進(jìn)氣左側(cè)壁和右側(cè)壁均內(nèi)襯一張柵格式鎢銅合金板、粘填蜂窩狀石墨層(如1厘米厚，置于柵格式鎢銅合金板上，點(diǎn)上若干蜂窩孔)，作為正、負(fù)極板(如圖 11)；在通道出口端安裝一張內(nèi)彎曲弧形收集擋板46，與左側(cè)正極板、上下絕緣通道壁相連接，三面結(jié)合部預(yù)留若干個(gè)小孔氣隙58。收集擋板46以陶瓷為支架(如氮化硼特種結(jié)構(gòu)陶瓷)，上面襯上一層?xùn)鸥袷芥u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。由于電子將集結(jié)到負(fù)極板前方區(qū)域，設(shè)其中心為a點(diǎn)129，因此從a點(diǎn)引出一條導(dǎo)線，作為發(fā)電機(jī)負(fù)極；正離子將集結(jié)到收集擋板上靠近正極板一側(cè)的區(qū)域，設(shè)其中心為b點(diǎn)130，因此從b點(diǎn)引出一條導(dǎo)線，作為發(fā)電機(jī)正極。等離子氣體噴入通道后45， 由于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(zhuǎn)，遇到微粒發(fā)生碰撞，再偏轉(zhuǎn)、再碰撞，最后偏轉(zhuǎn)到通道右側(cè)極板上，大量電子匯集起來形成負(fù)極板(如圖11)；正離子受到洛侖茲力作用向左偏轉(zhuǎn)，因其質(zhì)量大、慣性大、橫截面大，連碰幾下也不再偏轉(zhuǎn)了，將隨氣流“大部隊(duì)”向前流動(dòng)，但軌跡方向是偏向左側(cè)極板的(即靠近正極板一側(cè))(如圖11)； 氣流流至出口端時(shí)，一小部分氣體從右側(cè)負(fù)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(fèi)(如圖11)。收集擋板 46由于收集了大量正離子而成為發(fā)電機(jī)正極，正離子也變成了載流子(如圖沈)。四是回收室也由一個(gè)正四棱錐體截體的陶瓷柜制成，其底面與發(fā)電通道緊密相連，出口端呈收縮狀，口部內(nèi)置一個(gè)排氣泵47，配合進(jìn)氣泵助推氣體沿著排氣管、反射鏡(如圖幻、進(jìn)氣管、噴氣室、電離室44、發(fā)電通道45循環(huán)流動(dòng)(如圖11)。 磁體設(shè)計(jì)采用永磁材料(如矩磁鐵氧體)，制作一個(gè)半封閉矩形磁性瓷體(如圖25)，事先掛接充電線圈后使其保留較強(qiáng)磁性，只要缺口中的剩磁達(dá)到規(guī)定值(如 SXlO^4(T))以上即可。磁體上下兩個(gè)臂長要大于缺口間距，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(huì)彎曲穿行，所以邊緣處不能作為工作空間，缺口空間應(yīng)稍大于發(fā)電通道體積，使發(fā)電通道置于缺口中央位置(如圖25)。工質(zhì)氣體選擇參照部分元素第一電離能表如下
權(quán)利要求
1.一種磁流體發(fā)電裝置，包括氣體密閉循環(huán)裝置、永磁體、輸電裝置和蓄電池組，所述氣體密閉循環(huán)裝置包括太陽能反射鏡、進(jìn)氣管、噴氣室、電離室、發(fā)電通道、回收室、排氣管， 各部件依次連通，氣體密閉循環(huán)裝置內(nèi)有工質(zhì)氣體，其特征在于，電離室設(shè)置有正負(fù)反向高壓放電棒，發(fā)電通道出口端設(shè)置有收集擋板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，電離室設(shè)置有2對正負(fù)極反向高壓放電棒，放電棒上下針鋒相對設(shè)置，2對正負(fù)極相反放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，發(fā)電通道出口端設(shè)置的收集擋板呈內(nèi)彎曲弧形，通道左右兩側(cè)壁設(shè)有導(dǎo)電極板，收集擋板與左側(cè)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(jù)權(quán)利要求3所述發(fā)電裝置，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，噴氣室設(shè)有進(jìn)氣泵和電氣石網(wǎng)，回收室設(shè)有排氣泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，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(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，工質(zhì)氙氣經(jīng)過吸收太陽能升溫、加速后與電氣石網(wǎng)摩擦、進(jìn)入電離室發(fā)生電暈放電，被電離成等離子氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述發(fā)電裝置，其特征在于，自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包括俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)機(jī)，俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)采用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部件，使反射鏡在高低上正對陽光；水平旋轉(zhuǎn)機(jī)采用電磁驅(qū)動(dòng)裝置，通過接收光線跟蹤器發(fā)出的光線偏移信號，在水平上同步自動(dòng)調(diào)整反射鏡方向， 使光線始終垂直照射反射鏡口部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，輸出電路并聯(lián)一條交流電路，交流電路依次連接變壓器、整流器，接入發(fā)電裝置放電棒，提供電離所需能源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，發(fā)電裝置與蓄電池組、濾波電容、穩(wěn)壓二極管、逆變器并聯(lián)，逆變器連接外電路。
10.如權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，氣體循環(huán)裝置選用耐高溫絕緣隔熱材料。
11.如權(quán)利要求1所述發(fā)電裝置，其特征在于，還包括化石燃料預(yù)熱室和燃燒室，工質(zhì)氣體輸入化石燃料預(yù)熱室和燃燒室中的螺旋管進(jìn)行加熱，再輸入噴氣室、電離室、發(fā)電通道發(fā)電。
12.如權(quán)利要求1至11所述任一種發(fā)電裝置，其特征在于，工質(zhì)氣體為氙氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁流體發(fā)電裝置，由太陽能反射鏡、進(jìn)氣管、噴氣室、電離室、發(fā)電通道、回收室、排氣管、永磁體、輸電系統(tǒng)、蓄電池組組成，附加化石燃料燃燒室。電離室設(shè)有2對正負(fù)反向高壓放電棒，發(fā)電通道設(shè)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(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，噴氣室設(shè)有進(jìn)氣泵和電氣石網(wǎng)，回收室設(shè)有排氣泵。工質(zhì)氙氣在反射鏡內(nèi)吸熱升至高溫后輸入進(jìn)氣管，經(jīng)噴氣室加速后與電氣石網(wǎng)摩擦電離，噴入電離室后遇到交叉強(qiáng)電場發(fā)生電暈，氣體幾乎全被電離，產(chǎn)生的等離子氣體進(jìn)入發(fā)電通道受到洛侖茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，正負(fù)帶電粒子分別集結(jié)到收集擋板、負(fù)極板上，形成發(fā)電機(jī)正、負(fù)極，導(dǎo)出電能，導(dǎo)出電能，經(jīng)穩(wěn)壓、逆變后輸出額定交流電。發(fā)電機(jī)兩極并聯(lián)一個(gè)蓄電池組，相互進(jìn)行充放電。本發(fā)明的效果是利用太陽的光能和熱能，把它轉(zhuǎn)換為電能，獲得較高的發(fā)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(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者曾令倫 申請人:曾令倫