一種直接將熱能轉換為電能的磁流體發電系統的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于能源轉換領域，涉及磁流體的發電，尤其涉及一種直接將熱能轉換為電能的磁流體發電系統。
【背景技術】
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[0002]磁流體是一種新型功能材料，它不僅具有流體的流動性還具有固體磁性材料的磁性，具有廣泛的應用前景。磁流體發電，一般是指燃煤磁流體發電技術，是采用導電氣體作為導電流體，用化石燃料直接加熱使其電離為導電的離子流，然后使其在磁場中流動并切割磁感線，產生電流。其不但能提高煤炭資源的利用率，還具有污染小等特點。某燃煤磁流體發電結構的示意圖如圖1，燃煤磁流體發電系統需要燃燒化石燃料來加熱磁流體使其電離，電離后的離子流高速通過磁場中的通道，切割磁感線從而產生電能。
[0003]燃煤磁流體發電技術中，對磁流體的電離往往是設計過程中最復雜的。通過燃燒化石燃料來加熱磁流體，所能達到的溫度是有限的，即使對空氣進行預熱，其最高溫度也只能達到3000K左右，而一般情況下，氣體在6000K以上的高溫下才能電離并具有較大的導電率。因此，這種單純加熱后的氣體其導電率達不到發電所需的值。為解決氣體導電率太低而無法利用的問題，可在氣體中加入一定比例的易電離物質，使氣體在溫度3000K左右時，即可電離并達到要求的導電率。
[0004]雖然燃煤磁流體發電是現有發電技術中較為先進且節能的，但這種設計和發電方法仍有以下弊端:一是依舊需要燃燒化石燃料來提供熱能，有一定的碳排放量，與低碳環保的發展目標不符；二是為提高導電率在磁流體中加入易電離物質，如鉀、銫等堿金屬化合物，它們的性質很活潑，不僅操作危險而且需要一定的準備過程；三是磁流體中加入性質活潑的堿金屬化合物等，這對磁流體流動通道的材質及設備安全性有著很高的要求，增加了整個系統的制造成本。
[0005]相比火力發電，燃煤磁流體發電技術在一定程度上減少了化石燃料的使用量，但其仍要依賴煤炭，無法做到真正的無污染發電。此外，由于加入了堿金屬化合物，對設備和操作過程的安全性有著很高的要求，這使其大面積投入使用存在許多實際問題。
【發明內容】
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[0006]本發明的目的在于針對目前燃煤磁流體發電的幾點不足，提供一種利用太陽能加熱磁流體，直接將熱能轉化為電能的磁流體發電系統，該系統的發電過程具有不燃燒化石燃料、利用清潔太陽能、無需加入易電離物質、操作安全等優良特性，同時對設備的安全性能沒有過高的要求。本發明在很大程度上改善了現有燃煤磁流體發電技術的不足，其推廣使用較容易實現。
[0007]為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案予以實現:
[0008]一種直接將熱能轉換為電能的磁流體發電系統，包括呈環形封閉的通道，該通道上設置有同向設置的第一單向閥和第二單向閥，通道內填充有磁流體，兩個單向閥之間設置有用于借助太陽能加熱磁流體的太陽能板；
[0009]還包括與通道平行設置的磁體，磁體與通道之間的間隙設置有一組垂直于磁場的導線，導線的兩端連接儲電設備或接入電網。
[0010]本發明進一步的改進在于:太陽能板與磁體在通道周向上的設置位置相對。
[0011]本發明進一步的改進在于:磁體的數量為兩個，且兩個磁體平行設置在通道相對的兩側；每個磁體與通道之間的間隙均設置有一組垂直于磁場的導線。
[0012]本發明進一步的改進在于:通道的數量為兩個，兩個通道由內至外設置；每個通道上均設置有同向設置的第一單向閥和第二單向閥，通道內填充有磁流體，兩個單向閥之間設置有用于借助太陽能加熱磁流體的太陽能板；
[0013]磁體設置在兩個通道之間，磁體與每個通道之間的間隙均設置有一組垂直于磁場的導線。
[0014]本發明進一步的改進在于:工作時，利用太陽能板吸收太陽能熱量，加熱通道內的磁流體使其膨脹，加熱后的磁流體，由于膨脹開始流動，通過單向閥后以一定速度在環形的通道內單向流動，當磁流體以一定速度流經磁體附近的通道時，磁流體和磁體之間形成流動的磁場，兩者的相對運動使得導線切割磁感線，在導線內產生電流。
[0015]本發明發電系統與現有燃煤磁流體發電系統相比，主要區別在于磁流體在兩個發電過程中的作用不同。燃煤磁流體發電系統是利用磁流體的電離實現發電，而此磁流體發電系統是利用管道內流動的磁流體與磁體之間的相對運動，實現導線切割磁感線來發電，是一種直接將熱能轉化為電能的系統。該系統具有以下幾個優點:
[0016]1、該系統實現了磁流體的無污染發電，有利于節能減排。該系統用太陽能板吸收的熱量加熱磁流體，使其膨脹后在管道內流動，利用磁流體與磁體的相對運動來發電，因而不需要燃燒化石燃料來加熱磁流體。該系統利用太陽能這種清潔能源作為熱量來源，直接將熱能轉化為電能，不僅節約煤炭資源，又保護環境。
[0017]2、該系統的磁流體通過加熱膨脹而流動，在太陽能板附近的通道兩側各安裝一個單向閥，以此控制磁流體流動方向，因此不需要安裝栗來定向輸送磁流體，采用閥門，可節省電能且系統結構更為簡單。
[0018]3、與燃煤磁流體發電技術相比，此發電系統的結構布置簡單，且不需要在磁流體內加入堿金屬化合物等物質，省去了復雜的準備工作，操作容易且更為安全。同時，對于磁流體流動的通道等設備的材質及安全性能要求相對較低，降低了系統的制造成本。
【附圖說明】
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[0019]圖1是某燃煤磁流體發電結構示意圖；
[0020]圖2是單向閥局部示意圖；
[0021]圖3是通道、磁體和導線的相對位置示意圖，其中，圖3(a)為單通道單磁體的布置方式示意圖，圖3(b)為單通道雙磁體的布置方式示意圖，圖3(c)為雙通道單磁體的布置方式示意圖；
[0022]圖4是磁流體發電系統結構示