一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器及其工作方法，混合流体进入装置，首先经过液态金属导流罩，因液态金属密度过大，液态金属由于自重迫使其向下流动；又由于液态金属表面张力大，易在壁面聚集成液滴流下，采用液态金属导流罩呈现伞状结构加速液态金属和气体工质的分离，在气液分离部分中设置混合液导流罩、遮流板、气体导流罩等装置，实现液态金属和气体工质的充分分离，然后液态金属汇聚至圆转方收集装置，在发电通道两侧布置铷磁铁a和铷磁铁b液态金属流经时切割磁力线发电；气体工质首先通过混合液导流罩导出至遮流板，然后部分气体从气体导流罩内向上导出，最终所有气体工质进入集气口通过出气口排出。气口排出。气口排出。

【技术实现步骤摘要】
一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器及其工作方法


[0001]本专利技术属于液态金属磁流体发电机领域，具体是一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器及其工作方法。

技术介绍

[0002]气液态金属两相磁流体发电系统是一种新型的发电方式，具有结构简单、无运动部件、装机容量无限、驱动方式多样性、效率高、环境污染少等优点，节约能源。气液态金属两相磁流体发电系统，利用气体来推动液态金属，使两种流体混合在一起，使液态金属在发电通道中达到发电的需求速度，降低泵的消耗功率，达到提升发电效率的效果，两相流体通过发电通道后的混合流体需要经过气液分离器，将气体与液态金属进行分离，由于参与发电的液态金属具有一定的温度(30～300℃)，并且液态金属本身物性特殊，其粘度系数，密度较大，例如：200℃的铅铋共晶合金(由45％的Pb和55％Bi组成)，密度为10460kg/m3，80℃的镓(Ga)的密度为6060kg/m3，30℃的汞(Hg)密度为13528kg/m3。如果采用传统的气液分离器，液态金属的会对分离器的丝网结构产生较大的冲击，易造成局部应力集中而导致开裂损坏，气液分离效果较差；其次采用传统的气液分离器在丝网表面易生成氧化物薄膜，长时间堆积对其以造成堵塞，影响气液分离效率和增加维护频率，并导致发电通道内流体压力降增大，泵的消耗功率增高，系统发电效率降低；并且传统气液分离器混合流体入口与液体出口间具有一定高度差，造成重力势能和动能浪费；同时高密度的液态金属滴落对气液分离器出液口下方所连接的设备造成持续震动，影响整体发电系统的稳定性，增加开裂漏液的风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器及其工作方法，利用本专利技术的气体和液态金属分离效果好，即可以再次发电，又可以电离除垢，对设备震动小、使用寿命长的气液分离器。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器，包括设备外壳部分、发电部分、气液分离部分和气液导出部分共4部分，其中设备外壳部分包括底部封头、顶部封头、筒体；发电部分包括电控箱、导线槽、圆转方收集装置、通道内插件、发电通道、铷磁铁a、铷磁铁b；气液分离部分包括混合流体进口、气体导流罩、混合液导流罩、直角弯头、遮流板、液态金属导流罩；气液导出部分包括出液口、出气口、集气口、导液管；
[0006]所述顶部封头、筒体和底部封头依次连接构成设备外壳部分，在顶部封头的顶部设有出气口和集气口，出气口和集气口与筒体内部贯通；在底部封头的底部设有出液口；所述筒体和顶部封头连接处设有混合流体进口；混合流体进口与直角弯头一端相连；直角弯头另一端连接有气体导流罩、混合液导流罩和遮流板，遮流板设置在混合液导流罩外侧；气
体导流罩设置在遮流板外侧，气体导流罩与直角弯头的连接处设有空隙；在混合液导流罩下方设有液态金属导流罩；所述气体导流罩、混合液导流罩、遮流板均呈圆盘状结构；所述液态金属导流罩呈伞状结构；
[0007]所述圆转方收集装置为开口向上的锥筒，上开口与与所述液态金属导流罩相对设置，下端与发电通道相连通，发电通道底部通过与出液口相连；在发电通道外部两侧布置铷磁铁a和铷磁铁b。
[0008]进一步的，所述圆转方收集装置向上开口的直径与筒体直径相同。
[0009]进一步的，所述圆转方收集装置向上开口的直径大于液态金属导流罩的罩口直径。
[0010]进一步的，所述气体导流罩、混合液导流罩、遮流板和液态金属导流罩的罩口直径分别设为D9、D10、D13和D14，其中，D14＞D9＞D10＞D13。
[0011]进一步的，所述电控箱设置在筒体外部，导线槽设置于电控箱两侧。
[0012]进一步的，在所述通道内插件上设有支撑梁。
[0013]进一步的，所述发电通道内设置通道内插件，通道内插件为柱状结构，一端与液态金属导流罩相连，另一端置于出液口上方；
[0014]所述的一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器的工作方法为，
[0015]气体工质和液态金属的混合流体通过混合流体入口进入气液分离部分，首先经过气体分离部分的直角弯头通过撞击液态金属导流罩，部分液态金属汇聚至圆转方收集装置；飞溅的剩余部分混合液体首先经过所述混合液导流罩上的多个方形小孔然后撞击遮流板，撞击遮流板后剩余的部分混合流体再次撞击气体导流罩，由于液态金属的表面张力大，容易在壁面形成液滴，最终滴落到液态金属导流罩上，然后再汇聚至圆转方收集装置，圆转方收集装置采用渐缩型，方便收集液态金属。
[0016]进一步的，气体工质和液态金属的混合流体通过混合流体入口进入气液分离部分，分离后的液态金属会在圆转方收集装置内形成液封，而气体工质密度小，部分气体工质会先通过混合液导流罩的多个方形小孔上升至遮流板然后再上升至气体导流罩最终上升至集气口；其余气体工质从气体导流罩外直接上升至集气口，所有气体通过挤压最终通过出气口排出。
[0017]进一步的，经过气液分离部分后液态金属全部汇聚至圆转方收集装置后经过发电通道切割磁力线发电后沿导液管最终从出液口排出，液态金属在切割磁力线时，产生与重力方向相反的洛伦兹力，减缓液态金属垂直下落下方设备产生的冲击，发电通道两侧布置铷磁铁a和铷磁铁b，电控箱用来收集沿导线槽导出的电能。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]1、本专利技术设置了发电部分，提高气液态金属两相磁流体发电系统的发电量和发电效率，避免重力势能和动能浪费，并且因液体金属的密度接近于甚至大于钢铁的密度，利用液态金属切割磁力线时产生与重力方向相反的洛伦兹力可以减缓液态金属垂直下落时对设备产生的冲击；
[0020]2、发电通道内设置通道内插件，防止液态金属垂直下落时，由于其表面张力过大，均沿壁面流动，产生较大空隙，而产生环状分层流，降低发电效率等问题；装置使用时，发电通道两端的电极存在一定的电压，内部液态金属流动伴随着电流产生，对液态金属的氧化
物起到电离除垢的目的；
[0021]3、在气液分离部分采用气体导流罩，混合液导流罩，遮流板，液态金属导流罩组合式设计，液态金属导流罩采用伞状结构，气体导流罩、混合液导流罩和遮流板采用圆盘状结构，改善了传统的气液分离器，丝网结构易损坏，易堵塞，更换勤等问题，提高分离效率。
附图说明
[0022]图1为本申请的外形图；
[0023]图2为本申请的结构示意图；
[0024]图3为本申请的气液分离结构的放大示意图；
[0025]图4为本申请的气液分离部分的剖视图；
[0026]图5为本申请的发电部分的剖视图。
[0027]图号说明
[0028]1‑
混合流体进口、2
‑
底部封头、3
‑
出液口、4
‑
出气口、5
‑
顶部封头、6
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器，其特征在于：包括设备外壳部分、发电部分、气液分离部分和气液导出部分共4部分，其中设备外壳部分包括底部封头(2)、顶部封头(5)、筒体(6)；发电部分包括电控箱(7)、导线槽(8)、圆转方收集装置(15)、通道内插件(16)、发电通道(17)、铷磁铁a(19)、铷磁铁b(21)；气液分离部分包括混合流体进口(1)、气体导流罩(9)、混合液导流罩(10)、直角弯头(12)、遮流板(13)、液态金属导流罩(14)；气液导出部分包括出液口(3)、出气口(4)、集气口(11)、导液管(20)；所述顶部封头(5)、筒体(6)和底部封头(2)依次连接构成设备外壳部分，在顶部封头(5)的顶部设有出气口(4)和集气口(11)，出气口(4)和集气口(11)与筒体内部贯通；在底部封头(2)的底部设有出液口(3)；所述筒体(6)和顶部封头(5)连接处设有混合流体进口(1)；混合流体进口(1)与直角弯头(12)一端相连；直角弯头(12)另一端连接有气体导流罩(9)、混合液导流罩(10)和遮流板(13)，遮流板(13)设置在混合液导流罩(10)外侧；气体导流罩(9)设置在遮流板(13)外侧，气体导流罩(9)与直角弯头(12)的连接处设有空隙；在混合液导流罩(10)下方设有液态金属导流罩(14)；所述气体导流罩(9)、混合液导流罩(10)、遮流板(13)均呈圆盘状结构；所述液态金属导流罩(14)呈伞状结构；所述圆转方收集装置(15)为开口向上的锥筒，上开口与所述液态金属导流罩(14)相对设置，下端与发电通道(17)相连通，发电通道(17)底部通过(20)与出液口(3)相连；在发电通道(17)外部两侧布置铷磁铁a(19)和铷磁铁b(21)。2.根据权利要求书1所述的一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器，其特征在于：所述圆转方收集装置(15)向上开口的直径与筒体(6)直径相同。3.根据权利要求书1所述的一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器，其特征在于：所述圆转方收集装置(15)向上开口的直径大于液态金属导流罩(14)的罩口直径。4.根据权利要求书1所述的一种用于气液态金属两相磁流体发电系统的气液分离器，其特征在于：所述气体导流罩(9)、混合液导流罩(10)、遮流板(13)和液态金属导流罩(14)的罩口直径分别设为D9、D10、D13和D14，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少政，黄护林，鹿鹏，王彦利，刘中天，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：