[发明专利]一种热工质发电机

说明书

本发明公开了一种热工质发电机，包括压力容器，压力容器内具有加热区和冷却区，加热区通过热源进行加热，加热区和冷却区内装有液体，冷却区连接有冷却装置，冷却区内安装有蒸汽涡轮，加热区具有蒸汽喷口，蒸汽喷口与蒸汽涡轮的进汽口连通，蒸汽涡轮连接有发电机；还包括一水泵，水泵的进水口与冷却区连通，水泵的出水口与加热区连通。本发明发电噪音小，没有明显机械振动，明显好于内燃机发电；压力容器内部为封闭式，可以在无空气环境下正常工作；结构简单小巧，同功率条件下小于内燃机发电系统和半导体温差发电系统的结构大小；对热源没有要求，只要是能够产生较高温度的工质即可实现发电。

技术领域

本发明涉及一种发电机，具体讲是一种热工质发电机。

背景技术

目前常见的利用热工质进行发电的产品主要有内燃机系统、外燃机系统和温差发电系统。

其中，内燃机发电系统与汽车发动机的结构基本相同，主要利用燃料燃烧产生的气体膨胀带动活塞做功，并利用活塞做功来驱动电机进行发电；

外燃机发电系统主要是蒸汽轮机发电系统，利用燃料燃烧加热水，通过水蒸气压力驱动蒸汽轮机，并利用汽轮机叶片旋转做功来驱动电机进行发电；

温差发电系统则是利用半导体在两极温差下的电子流动特性直接形成电动势来进行发电。

除此以外的热工质发电方式原理都会与上述三种中的一种接近。

而上述三种热工质发电技术的应用领域有较大差别，内燃机发电系统主要应用于中小功率(如KW级到数百KW级)的独立环境下发电使用，如野外发电、应急发电、质量大的交通运输工具(如火车、轮船)；蒸汽轮机发电由于系统较为复杂不太适合小型化，通常用于发电厂发电，且功率通常在MW级以上；另外一种半导体温差发电则由于适用性较低(工质温度不宜过高也不宜过低)，发电效率低(不到10％)，通常只用于户外便携式发电，通常功率只有几W甚至更低。但半导体温差发电结构简单，体积小巧，且不需要在空气中和重力环境下工作，可以适合作为航天器和外星探索装置的电力来源。比如美国太空总署(NASA)就多次采用同位素温差发电机(RTG)来给太空飞船和火星探测器供电。

就上述三种方案而言，虽然可以涵盖大功率到微小功率，装置有大有小，但是仍然存在一些不足和技术空白。首先，半导体温差发电由于热效率太低不太适合中等功率以上设备电力来源，虽然可以在无空气和重力环境下使用，但由于发电效率太低造成同位素温差发电机的成本过高(例如毅力号使用的同位素温差发电机输出功率只有110W，成本高达上亿美元)；其次，内燃机发电系统同样也可以做到体积小巧且功率符合需求，但内燃机发电系统由于活塞运动产生震动，尾气排放造成噪音很大，也存在较大短板；最后，蒸汽轮机不适合小型化，由于其结构过于庞大，因此适用范围极窄。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于：提供一种热工质发电机。

本发明的技术解决方案是：一种热工质发电机，包括压力容器，压力容器内具有加热区和冷却区，加热区通过热源进行加热，加热区和冷却区内装有液体，冷却区连接有冷却装置，冷却区内安装有蒸汽涡轮，加热区具有蒸汽喷口，蒸汽喷口与蒸汽涡轮的进汽口连通，蒸汽涡轮连接有发电机。

进一步地，还包括一水泵，水泵的进水口与冷却区连通，水泵的出水口与加热区连通。

进一步地，所述水泵为机械水泵，蒸汽涡轮具有的传动轴的一端连接水泵，另一端连接发电机。

进一步地，所述水泵为电动水泵。

进一步地，加热区和冷却区之间采用隔热材料隔开。

进一步地，所述压力容器上端安装有泄压阀。

进一步地，冷却装置为散热片或循环散热系统。