[发明专利]利用有机工质无泵循环的连续发电装置及方法

权利要求书

1.一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：由有机工质封闭循环回路以及两个发电单元组成；所述有机工质封闭循环回路包括闪蒸喷射管束(1)、磁球运动管束(2)、储液罐(3)、下降管(4)和集箱(5)，闪蒸喷射管束(1)出口连接磁球运动管束(2)入口，磁球运动管束(2)出口全部连通储液罐(3)入口，储液罐(3)出口连接下降管(4)入口，下降管(4)出口连通集箱(5)入口，集箱(5)出口连通闪蒸喷射管束(1)入口；所述两个发电单元包括直线发电机单元(6)与旋转发电机单元(7)，其中直线发电机单元(6)由缠绕在磁球运动管束(2)外壁的直线发电机绕组(8)、与直线发电机绕组(8)连接的整流电路(9)以及与整流电路(9)连接的负载(20)组成，旋转发电机单元(7)由置于储液罐(3)中并位于磁球运动管束(2)正上方的叶轮(10)以及与叶轮(10)连接的旋转发电机(11)组成；闪蒸喷射管束(1)放置于热源(12)中，储液罐(3)上方布满冷凝毛细管(13)；闪蒸喷射管束(1)进出口设置下喷嘴(14)和上喷嘴(15)，下喷嘴(14)和上喷嘴(15)上分别放置下磁球(16)和上磁球(17)。

2.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述磁球运动管束(2)出口为锥形渐缩口(18)。

3.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述有机工质封闭循环回路中为低沸点有机工质(19)。

4.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述下喷嘴(14)和上喷嘴(15)均为缩放型喷嘴。

5.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述下磁球(16)和上磁球(17)均为强磁耐高温型钕铁硼磁球。

6.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述储液罐(3)临近下降管(4)的一侧向下倾斜放置。

7.根据权利要求1所述的一种利用有机工质无泵循环的连续发电装置，其特征在于：所述热源(12)的温度为70～400℃，介质类型为水或导热油。

8.权利要求1至7任一项所述的利用有机工质无泵循环的连续发电装置的发电方法，其特征在于：在预设温度条件下，有机工质封闭循环回路内充入预设量的饱和液态有机工质；当开启热源(12)后，闪蒸喷射管束(1)中的饱和液态有机工质开始被加热，由于下磁球(16)和上磁球(17)对加热空间形成的密封性，饱和液态有机工质的温度压力逐渐升高，当压力升高到能够将上磁球(17)推开一条缝隙时，闪蒸喷射管束(1)内压力突然降低，此时，其中的工质经历了准等温的迅速膨胀过程，工质的压力将会迅速接近连续发电装置初始压力；由于连续发电装置初始压力低于循环工质对应温度下的饱和蒸气压，工质将逐渐过热，先产生少量气核，随着工质进一步过热，过热的工质将会由于相变产生大量的气泡核，从而导致迅猛气化，即产生大量气泡；随后气泡将发生迅速膨胀直至爆裂，这个膨胀爆裂过程将产生强大的作用力，推动上磁球(17)向上喷出；以上过程中，下喷嘴(14)与下磁球(16)紧密配合，起到止回阀的作用，以使闪蒸喷射管束(1)中液体的喷射力全部用于推动上磁球(17)向上运动；当上磁球(17)上升到一定高度时，在重力作用下回落至原位置，上磁球(17)的上下运动导致直线发电机绕组(8)中的磁场强度发生变化，直线发电机绕组(8)中产生感应电流经过整流电路(9)整流后带动外部的负载(20)工作；为了防止磁球运动至储液罐，在磁球运动管束(2)末端设置锥形渐缩口(18)，该锥形渐缩口(18)同时也使喷射到叶轮(10)的气液两相流速度更高；磁球运动管束(2)对准叶轮叶片，其喷射力将推动叶轮(10)旋转带动旋转发电机(11)发电；磁球运动管束(2)各个管子中做功后的工质统一进入储液罐(3)，在储液罐顶部冷凝毛细管(13)的作用下，冷凝为初始的饱和液体状态，再在下降管(4)的作用下流入集箱(5)，开始下一轮循环。