[发明专利]一种基于蒸发冷却装置的余热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及利用余热发电的领域，具体涉及一种在为发热元件冷却的同时回收余热来发电的系统。

背景技术

目前，各种功率设备的小型化趋势越来越明显。同时，IT行业的服务器以及计算机也设计的越来越紧凑，计算能力不断提高。伴随这些进步而来的是发热元件的热流密度不断提高，散热瓶颈越来越成为限制技术进步的巨大阻碍。为了解决这一问题，近年来在风冷、水冷等传统冷却方式的基础上，发展出了一种名为蒸发冷却的冷却技术。该技术具有能耗极低、静音性好、可靠性高等优点，尤其适用于高热流密度的大型电子设备。该技术已经发展出了浸泡式、贴壁式以及喷淋式等多种实现形式。

然而，尽管以上种种专利都已经实现了高效节能的冷却目的，功率设备耗散的热量仍然是白白地排放出去。如果能够收集这些余热，将其变为电能重复利用，蒸发冷却系统的效率将有进一步提升的空间。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种基于蒸发冷却装置的余热发电系统，回收部分余热转变为电能供其他用电设备使用，以提升系统的整体效率，补充现有蒸发冷却技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于蒸发冷却装置的余热发电系统，包括：

冷凝器、蒸气发生装置、发电装置、循环主管路；其中，所述循环主管路将冷凝器、蒸气发生装置和发电装置串联成回路，且冷却介质依次从冷凝器流入蒸气发生装置和发电装置，再返回至冷凝器；

所述冷凝器，分别连接所述循环主管路的入口、出口和冷却水的入口、出口；所述冷凝器用于对冷却介质进行冷却；

所述蒸气发生装置，包括发热元件与冷却设备；所述冷却设备内部具有冷却介质；所述冷却设备与发热元件进行换热，同时产生蒸气；所述发电装置利用产生的蒸气发电。

进一步的，所述蒸气发生装置与所述发电装置之间串联再热器，再热器与发热元件中的高温部件紧密结合。

进一步的，在循环主管路上还设置有回热管路，所述回热管路与所述蒸气发生装置并联。

进一步的，在循环主管路上还设置有发电机保护管路，所述发电机保护管路与所述发电装置并联。

进一步的，所述发电装置包括依次连接的发电机、整流器和蓄电池。

进一步的，所述发电机为盘式永磁发电机，其设有三个独立腔室：中间腔室、左腔室和右腔室；所述中间腔室中包含有转子、左侧定子和右侧定子，所述左侧定子和右侧定子上均设有定子绕组，为绕线结构；所述中间腔室连接排气管和进气管，所述中间腔室还作为余热发电系统主回路的一部分，流过的过热蒸气推动所述转子旋转，使两侧定子绕组产生感应电流，所述感应电流通过定子引接线从两侧定子绕组引出至密封转接端子，进而引出发电机，进入所述整流器；所述左腔室和右腔室为定子冷却腔室，其出入口分别连接定子冷却出气管和定子冷却进液管；发电机冷却介质通过所述定子冷却进液管流入两个腔室，通过所述定子冷却出气管流出两个腔室，连接所述发电机的冷却回路为两侧定子绕组进行冷却。

进一步的，所述转子由轴、磁钢、转子铁芯和叶片组成；转子通过所述轴被左侧定子和右侧定子轴向固定，转子铁芯嵌套在轴上，所述转子铁芯中设有若干孔洞以满足隔磁和轻量化的需求，所述磁钢为永磁材料，磁钢镶嵌在转子铁芯中构成磁极；所述转子铁芯的外圆周上固定有叶片，当过热蒸气流入发电机中间腔室时，推动所述叶片旋转，带动转子旋转发电。

进一步的，所述左侧定子和右侧定子构成发电机的所述中间腔室的腔体和封盖；在左侧定子和右侧定子上的未设置线圈侧加装翅片以辅助定子散热。

进一步的，所述发电机的冷却回路中设置发电机冷却用冷凝器。

进一步的，所述发电机的冷却回路与循环主管路公用的冷凝器。

本发明的有益效果：

本发明能够在原有蒸发冷却装置上轻松改造，可与多种蒸发冷却装置相适应，回收系统废热，提高整体效率，具有便于安装实施，不破坏原有结构，节能高效等特点。

附图说明

图1为本发明所述的余热发电系统主干回路示意图；

其中，10-循环主管路，20-蒸气发生装置，30-发电装置，40-冷凝器；

图2为本发明所述的蒸气发生装置的三种实现形式；图2a为浸泡冷却方案的结构示意图；图2b为喷淋冷却方案示意图；图2c为贴壁冷却方案示意图；

图3为包含再热器的余热发电系统主干回路示意图；

其中，50-再热器；

图4为包含调节管路的余热发电系统主干回路示意图；