[发明专利]一种双模多级液态金属磁流体发电系统及其工作方法

权利要求书

1.一种双模多级液态金属磁流体发电系统的工作方法，其特征在于，双模多级液态金属磁流体发电系统包括零级液态金属自蒸发自推动发电子系统、一级低沸点工质蒸发推动发电子系统和冷凝子系统，所述零级液态金属自蒸发自推动发电子系统包括液态金属受热蒸发器(1)、零级磁流体发电通道(2)和零级MHD泵(9)，所述一级低沸点工质蒸发推动发电子系统包括一级混合器(3)、一级阀门(4)、一级磁流体发电通道(5)和一级分离器(6)，所述冷凝子系统包括冷凝器(7)、工质泵(8)；所述零级MHD泵(9)的出口和所述液态金属受热蒸发器(1)的入口连接，所述液态金属受热蒸发器(1)的出口和零级磁流体发电通道(2)的入口连接，零级磁流体发电通道(2)的出口和一级混合器(3)的金属气液两相流入口(a)连接，一级混合器(3)的出口和一级磁流体发电通道(5)的入口连接，一级磁流体发电通道(5)的出口和一级分离器(6)的入口连接；一级分离器(6)的液态金属出口(f)和零级MHD泵(9)的入口连接，一级分离器(6)的气态低沸点工质出口(c)和冷凝器(7)的气态低沸点工质入口(d)连接；冷凝器的液态低沸点工质出口(e)和工质泵(8)的入口连接，工质泵(8)的出口经一级阀门(4)和一级混合器(3)的液态低沸点工质入口(b)连接，冷凝器(7)的冷却介质入口(g)用以输入冷却介质，冷却介质出口(h)用以输出冷却介质；双模多级液态金属磁流体发电系统的工作方法包括如下步骤：

步骤一：通过生物质能燃烧热、核反应堆热作为热源，将液态金属受热蒸发器(1)维持在某一高温，液态金属在液态金属受热蒸发器(1)吸热，温度升高，达到沸点后发生部分汽化，体积迅速膨胀推动液态金属快速进入零级磁流体发电通道(2)，洛伦兹力使流体压力沿零级磁流体发电通道(2)下降，液态金属蒸汽在压降下继续膨胀，进一步推动液态金属切割磁感线发电；

步骤二：完成发电后的液态金属气液两相流速度降低，但仍然具有较高温度，可作为低沸点工质的热源，进入一级混合器(3)与低沸点工质混合，由于直接接触，低沸点工质吸热完成汽化、膨胀产生推动力，使液态金属流速再次提高，然后进入一级磁流体发电通道(5)切割磁感线发电；

步骤三：经过一级磁流体发电通道(5)后的液态金属和气态低沸点工质的混合流体进入一级分离器(6)，分离出来的气态低沸点工质进入冷凝器(7)冷凝成液态，之后通过工质泵(8)和一级阀门(4)输送至一级混合器(3)再次吸热汽化；从一级分离器中分离出来的液态金属经零级MHD泵(9)送至液态金属受热蒸发器(1)，完成循环。

2.一种双模多级液态金属磁流体发电系统的工作方法，其特征在于，双模多级液态金属磁流体发电系统包括零级液态金属自蒸发自推动发电子系统、一级低沸点工质蒸发推动发电子系统、二级低沸点工质蒸发推动发电子系统…N级低沸点工质蒸发推动发电子系统和冷凝子系统，其中N为大于2的自然数，所述零级液态金属自蒸发自推动发电子系统包括液态金属受热蒸发器(1)、零级磁流体发电通道(2)和零级MHD泵(9)，所述一级低沸点工质蒸发推动发电子系统包括一级混合器(3)、一级阀门(4)、一级磁流体发电通道(5)和一级分离器(6)，所述二级低沸点工质蒸发推动发电子系统包括二级MHD泵(10)、二级混合器(11)、二级磁流体发电通道(12)、二级分离器(13)、二级阀门(14)，依此类推，所述N级低沸点工质蒸发推动发电子系统包括N级MHD泵、N级混合器、N级磁流体发电通道、N级分离器、N级阀门，所述冷凝子系统包括冷凝器(7)、工质泵(8)；所述零级MHD泵(9)的出口和所述液态金属受热蒸发器(1)的入口连接，所述液态金属受热蒸发器(1)的出口和零级磁流体发电通道(2)的入口连接，零级磁流体发电通道(2)的出口和一级混合器(3)的金属气液两相流入口(a)连接，一级混合器(3)的出口和一级磁流体发电通道(5)的入口连接，一级磁流体发电通道(5)的出口和一级分离器(6)的入口连接，一级分离器(6)的气态低沸点工质出口(c)通过管道支路口(l)和冷凝器(7)的气态低沸点工质入口(d)连接，一级分离器(6)的液态金属出口(f)和二级MHD泵(10)的入口连接，二级MHD泵(10)的出口和二级混合器(11)的液态金属入口(j)连接，二级混合器(11)的出口和二级磁流体发电通道(12)的入口连接，二级磁流体发电通道(12)的出口和二级分离器(13)的入口连接，依此类推，所述N级MHD泵、N级混合器、N级磁流体发电通道、N级分离器与所述二级MHD泵(10)、二级混合器(11)、二级磁流体发电通道(12)、二级分离器(13)连接方式相同；二级分离器至N级分离器的气态低沸点工质出口通过管道支路口(l)和冷凝器(7)的气态低沸点工质入口(d)连接，二级分离器至N-1级分离器的液态金属出口分别对应连接下一级的MHD泵的入口，N级分离器的液态金属出口和零级MHD泵(9)的入口连接，冷凝器(7)的液态低沸点工质出口(e)和工质泵(8)的入口连接，工质泵(8)的出口经一级阀门(4)和一级混合器(3)的低沸点工质入口(b)连接，经二级阀门(14)和二级混合器(11)的低沸点工质入口(m)连接，依此类推，经N级阀门和N级混合器的低沸点工质入口连接；所述冷凝器(7)的冷却介质入口(g)用以输入冷却介质，冷却介质出口(h)用以输出冷却介质；双模多级液态金属磁流体发电系统的工作方法包括如下步骤：

步骤一：通过生物质能燃烧热、核反应堆热作为热源，将液态金属受热蒸发器(1)维持在某一高温，液态金属在蒸发器(1)吸热，温度升高，达到沸点后发生部分汽化，体积迅速膨胀推动液态金属快速进入零级磁流体发电通道(2)，洛伦兹力使流体压力沿零级磁流体发电通道(2)下降，液态金属蒸汽在压降下继续膨胀，进一步推动液态金属切割磁感线发电；

步骤二：完成发电后的液态金属气液两相流速度降低，但仍然具有较高温度，可作为低沸点工质的热源，进入一级混合器(3)与低沸点工质混合，由于直接接触，低沸点工质吸热完成汽化、膨胀产生推动力，使液态金属流速再次提高，然后进入一级磁流体发电通道(5)切割磁感线发电；

步骤三：经过一级磁流体发电通道(5)后的液态金属可继续作为下一级低沸点工质的热源，液态金属和气态低沸点工质的混合流体进入一级分离器(6)，分离出来的气态低沸点工质进入冷凝器(7)冷凝，分离出来的液态金属泵送至二级混合器(11)再次与低沸点工质混合，低沸点工质汽化膨胀推动液态金属，流速再次提高，进入二级磁流体发电通道(12)切割磁感线发电；依此类推，混合流体顺次进入后续各级磁流体发电通道；

步骤四：从N级磁流体发电通道流出的混合流体进入N级分离器，分离出来的气态低沸点工质仍然进入冷凝器(7)冷凝成液态，之后通过工质泵(8)可输送至各级混合器再次吸热汽化；分离出来的液态金属经零级MHD泵(9)送至液态金属受热蒸发器(1)，完成循环。