[发明专利]热声液态磁流体交流发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及液态磁流体发电系统，特别是涉及用热声发动机驱动的液态磁流体交流发电系统。

背景技术

热声发动机具有能源适应性好、无运动部件、可靠性高等优点。利用热声发动机可高效地将各种形式、各种品位的热源包括太阳能、地热及工业余热等转换成机械功(声功)。热声发动机驱动的磁流体交流发电系统是利用热声发动机产生的压力波动来推动液态磁流体在磁场中运动，液态磁流体切割磁力线或通过磁流体的运动来改变线圈磁通量而产生感应电动势，得到电能。

在美国专利号4599551的专利中公开了一种热声发动机驱动的磁流体交流发电系统，它由对置的两个驻波型热声发动机驱动，它采用钠钾合金为磁流体工质，并且在整个系统内部都充满该工质。图7表示出这种磁流体交流发电系统的结构，它由对置的两个驻波型热声发动机驱动，其中加热器4用于维持高温，一般采用耐高温金属材料制作；板叠3用于热能与声能的转换，一般采用低导热率的金属平行薄板制作；2为室温端换热器，图中的谐振管11是垂直纸面延伸的扁平状谐振管，谐振管的扁平状部分设置在两个磁极13之间，在谐振管内部的两个壁上安装电极15用于输出电能。利用热声发动机产生的压力波动来推动液态磁流体在两个磁极13之间产生的磁场中运动，切割磁力线而产生感应电动势，该系统将热声发动机与磁流体发电机直接耦合在一起，结构上比较简单。然而，该系统存在以下不足之处：第一，由于现有系统直接采用液态金属磁液体作为工质，包括热声发动机也采用同样的液态金属磁液体作为工质，这样就使得热声发动机部分的设计较之以氦气等气体作为工质的热声发动机更为复杂，所以以液态金属液体为工质的发动机成本较高，进而使整个磁流体发电机系统的成本较高；第二，采用液态金属工质的热声磁流体交流发电系统工作频率达到了千赫量级，与目前日常生活和工业中所用的50至60赫兹的电工频率相差很大，不利于实际应用；第三，在该热声磁流体交流发电系统中，由于液态金属工质的轴向导热作用，使得热量从加热器直接流向室温端换热器，造成加热量的大量损失，降低了系统效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的热声磁流体交流发电系统直接采用液态金属磁液体作为工质包括热声发动机也采用同样的液态金属磁液体作为工质所产生的热声发动机复杂、发动机成本高、整个磁流体发电系统成本较高的不足，提供一种改进的热声液态磁流体发电系统。

为此，本发明提供一种热声液态磁流体交流发电系统，该发电系统包括热声发动机和液态磁流体交流发电机，所述热声发动机的谐振管耦合在所述液态磁流体交流发电机的、用于容纳液态磁流体的管道的一个开口端上，该管道放置在磁场中，使得液态磁流体在管道中流动时切割磁力线产生电能，该管道包括输出电极用于输出产生的电能，其特征是，所述热声发动机的工质为气体工质。

由于本发明中热声发动机不再采用与磁流体发电机同样的液态金属磁液体作为工质，而是采用气体工质比如氦气气体作为工质，这样的热声发动机就比采用液态金属磁液体作为工质的发动机结构更为简单，从而降低了整个磁流体发电机系统的成本。另一方面，采用气体工质的热声发动机驱动的磁流体交流发电系统的工作频率可以降低到与目前通用电工频率相当的大小，利于实际应用；此外，采用气体工质避免了液态金属工质的轴向导热，降低了系统加热量的损失，提高了系统效率。

在上述技术方案中，所述管道为一个U形电绝缘扁平管道，所述U形电绝缘扁平管道水平放置，使得液态磁流体靠自身重力作用与所述热声发动机的气体工质形成界面。

在上述技术方案中，所述管道中有至少一个弹性膜，用于将所述热声发动机的工质和所述液态磁流体交流发电机的磁流体隔离，使得在所述液态磁流体交流发电机处于任何方位时均能保持磁流体与所述热声发动机气体工质的隔离。

在上述技术方案中，所述输出电极是分别安装在所述管道的两侧壁上并与磁流体相接触的两个电极，用于与外部电路相连接输出电能。

在上述技术方案中，所述热声发动机为行波型热声发动机，或是驻波型热声发动机。

在上述技术方案中，所述的液态磁流体可以是在10℃至50℃处于液态的金属镓或含有金属镓的合金，或其它在室温下处于液态的合金。

在上述技术方案中，还包括第二热声发动机，该第二热声发动机的谐振管耦合在所述管道的另一个开口端上，使得两个热声发动机驱动所述管道中的磁流体。