[发明专利]一种热声发动机驱动的热磁发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热磁发电装置，特别涉及一种热声发动机驱动热磁发电系统。 

背景技术

热磁发电机是利用高磁导率软磁材料在居里点附近磁导率发生巨大变化，从而引起磁回路中通过线圈的磁通量变化，进而产生电能的装置。但是热磁发电系统需要交替加热和冷却磁性材料，而如何实现磁性材料的快速加热和冷却是该技术中的难点之一。 

现有技术的往复式活塞泵驱动的热磁发电系统，如图6所示，1是第一室温换热器，4是由软磁材料薄片叠加的软磁体，5是高温换热器，7是第二室温换热器，8是流体通道，25是往复活塞，磁回路由软磁体4、工型导磁体2和永磁体3组成，整个系统是封闭的，流体可以是气体或者液体，随着活塞泵驱动流体往复振荡，流体在高温换热器5处被加热，在室温换热器1和7处被冷却，并通过与软磁体4的热交换，使软磁材料周期性的被加热和冷却，磁导率周期性变化，使得外接磁路中的磁通量变化，线圈感应产生电流。不过活塞泵与流道的密封安装较为复杂，同时活塞如果长时间往复运动会带来很多问题；而高温换热器需要加热棒供能，一是提供的高温有限，限制了高居里点软磁材料的应用；二是加热棒也是电能的输入，对于效率的计算以及热磁发电技术的应用产生了制约。 

热声发动机利用热声原理，当回热器两端有温差存在时，系统便可以自激起振，发动机内的气体便一直在平衡位置往复运动，由于没有机械运动部件，热声发动机可以长时间安全稳定的运行。根据内部声场的不同，热声发动机可以分为驻波型与行波型，驻波型为直线型结构，简单紧凑，但基于不可逆的循环，效率较低；而行波型为环路加谐振管的结构，基于可逆的斯特林循环，效率较高。 

与此同时，太阳能资源安全、无污染、储量丰富且可以经济利用。我国地处北半球欧亚大陆的东部，幅员辽阔，太阳能资源十分丰富。每年陆地面积接受的太阳辐射能相当于2．4万亿吨标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。其中年日照时数超过2000小时，辐射总量高于1630kwh／m²的地区占全国总面积的2／3以上， 主要分布在西藏大部、新疆、青海、甘肃、黄土高原、内蒙、华北大部和苏北等地。如果能够将这些太阳能有效利用，对于缓解我国的能源问题，保护生态环境，保证经济发展过程中能源的持续稳定供应都将具有重大而深远的意义。 

发明内容

本发明目的在于提供一种热声发动机驱动的热磁发电系统，将热磁发电机耦合在热声发动机的谐振管中部，利用气体的往复振荡，将高温换热器的热能转化成电能，整个系统完全没有运动部件。热源的供应可以采用燃气式或太阳能式，燃气的方式可以大大增加热端温度，如果气体燃料采用天然气，温度可高达1100℃，如果采用液化石油气，温度在900℃左右，这样可以应用更高居里点的软磁材料，流道采用316L耐高温钢；同时回收的烟气通过套管式逆流换热器将余热传给入口段冷空气，提高了热能的利用率；而采用太阳能热源供应系统，高效环保，也能够适当提高热端温度，碟式集热器能达到的温度范围为750℃～1380℃，槽式集热器能达到的温度范围为390℃～700C，塔式集热器能达到的温度范围为560℃～1000℃。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

本发明提供的热声发动机驱动的热磁发电系统，其包括热声发动机、热源供应系统和热磁发电机；所述热源供应系统为热声发动机的高温换热器提供所需热量，所述热磁发电机利用气体的往复振荡将高温换热器的热能转换成线圈中的电能； 

所述的热磁发电机包括：由依次相连的第一室温换热器1、第一软磁段4、高温换热器5、第二软磁段6和第二室温换热器7构成的热交换组件；一对其上套有线圈相对放置的弓型上导磁体2，所述弓型上导磁体2相对的一端夹装第一软磁段4，另一端夹装上永磁体3；一对其上套有线圈相对放置的弓型下导磁体201，所述弓型下导磁体201相对的一端夹装第二软磁段6，另一端夹装下永磁体301；所述第一软磁段4和第二软磁段6由软磁材料片叠摞而成；所述软磁材料片的居里温度小于高温换热器5的温度；所述的第一软磁段4、上永磁体3和所述的一对弓型上导磁体2构成一磁回路并形成一个热磁发电单元；所述的第二软磁段6、下永磁体301和所述的一对弓型下导磁体201构成另一磁回路并形成另一个热磁发电单元； 

所述热声发动机为行波热声发动机或驻波热声发动机；