等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種熱發(fā)電技術(shù)，具體的是指等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的等離子體發(fā)電技術(shù)，稱為磁流體發(fā)電裝置或磁流體發(fā)電機(jī)，是利用化學(xué)能或核能等初級(jí)能源加熱等離子體，然后使等離子體通過磁場(chǎng)時(shí)正、負(fù)帶電粒子分離形成電動(dòng)勢(shì)而完成的。由于沒有鍋爐、汽輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等龐大、昂貴、復(fù)雜且耗能巨大的過程，因此引起了人們廣泛的興趣。雖經(jīng)過工業(yè)國家60多年的努力，但目前技術(shù)尚不成熟。
[0003]磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)見圖1磁流體發(fā)電機(jī)的原理見圖2
美國阿夫柯公司1959年建造了第一臺(tái)磁流體發(fā)電機(jī)，功率115KW。美、蘇聯(lián)合研制的磁流體發(fā)電機(jī)V-25B在1978年8月進(jìn)行了第四次實(shí)驗(yàn)，氣體-等離子體流量為2_4kg/s，輸出功率1300KW，共運(yùn)行了 50小時(shí)。
[0004]目前磁流體發(fā)電機(jī)制造中的主要問題是:發(fā)電通道效率低，只有10%。通道和電極的材料都要求耐高溫，耐化學(xué)燒蝕，耐堿腐蝕等。目前可用材料的壽命都比較短，因而磁流體發(fā)電機(jī)不能長時(shí)間運(yùn)行。參見《電磁學(xué)》大學(xué)物理學(xué)第三冊(cè)張三慧臧庚媛華基美編著，清華大學(xué)出版社第206頁1991年3月。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)，是利用電磁感應(yīng)原理將等離子體中運(yùn)動(dòng)電荷的能量傳輸出去的，這要有幾個(gè)必要的技術(shù)條件:一、有一個(gè)供單號(hào)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的通道；二、單號(hào)帶電粒子必須是有變化(數(shù)量、速度或方向)的通過該通道；三、通道必須經(jīng)過磁介質(zhì)與另外的通電導(dǎo)線有效的耦合。
[0006]為完成等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)，必須找到完成上述技術(shù)條件的裝置。為此，我們進(jìn)行了一些基本原理的實(shí)驗(yàn)。
[0007]本發(fā)明是在電磁學(xué)基本理論之一的畢奧-薩伐爾定律的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推廣完成的。畢奧-薩伐爾實(shí)驗(yàn)研究的是長直導(dǎo)線外無磁介質(zhì)條件，即真空情況下的電流與磁場(chǎng)的關(guān)系。而后在有磁介質(zhì)條件下的研究則是螺線管線圈和螺線環(huán)線圈的電流與磁場(chǎng)的關(guān)系。(參見《靜電學(xué)和電動(dòng)力學(xué)》下冊(cè)[美]W.R.斯邁思著戴世強(qiáng)譯科學(xué)出版社1985年420頁)。而我們考慮的是:在長導(dǎo)線外對(duì)稱分布有磁介質(zhì)情況下電流與磁場(chǎng)的關(guān)系。
[0008]關(guān)于長導(dǎo)線外對(duì)稱均勻分布有磁介質(zhì)條件時(shí)電流與磁場(chǎng)的研究，我們的實(shí)驗(yàn)是: 實(shí)驗(yàn)一、一根長2.2M，直徑3.2mm的絕緣銅線A和2根長2.2M，直徑0.69mm的絕緣銅線B、C相并連成一束，然后在這一束并聯(lián)的導(dǎo)線外以螺線管的形式纏繞了滿滿的5層直徑0.7mm的熟鐵絲D。鐵絲繞成的螺線管的長度為2M (見圖3)。圖中A是直徑3.2mm的銅導(dǎo)線，B、C是直徑0.69mm的銅導(dǎo)線，D是直徑0.7mm熟鐵絲繞成的螺線管。圖3所示的就是實(shí)驗(yàn)一所使用的裝置。這個(gè)裝置的磁路長度平均值為4cm，當(dāng)在導(dǎo)線A中通過50Hz、14安培的交流電流時(shí)，在元件A中有1.3V的自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。在元件B、C中則有1.2V的互感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)相位相差180°。
[0009]實(shí)驗(yàn)完成的就是一個(gè)初級(jí)和次級(jí)都是一匝的單向變壓器。其初級(jí)輸入電壓1.3V，空載電流14安培，次級(jí)輸出電壓1.2V。當(dāng)B、C兩導(dǎo)線串接時(shí)則是初級(jí)一匝，次級(jí)為二匝的單相變壓器，輸出電壓2.4V。
[0010]根據(jù)電磁感應(yīng)定律E=4.44fNBS可以求出實(shí)驗(yàn)一中鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，當(dāng)將實(shí)驗(yàn)一的裝置彎折成兩段在一起時(shí)，其結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)單相殼式變壓器，其鐵芯的截面積S= ((0.07mm)2 X π X200cmX5X0.9) /4X0.07=49.48cm2.式中的 0.9 是迭裝系數(shù)，求出
B=L 2/ (4.44X50X44.98X10 4) =1.20 (T)
實(shí)驗(yàn)二、與實(shí)驗(yàn)一的裝置相同，當(dāng)在長導(dǎo)線A中通過120安培、50Hz的電流時(shí)，在長導(dǎo)線A的兩端有2.3V的自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。在長導(dǎo)線B、C兩端有2.1V的互感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)相位相差180°。
[0011]根據(jù)電磁感應(yīng)定律可算出實(shí)驗(yàn)二中鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.1/(222X49.48X 10 4)=1.9 (T)
實(shí)驗(yàn)三、一根截面積16mm2的矩形絕緣銅導(dǎo)線A，長40cm。與兩根直徑1mm、長40cm的絕緣銅導(dǎo)線B、C相并聯(lián)成一束。然后在這束導(dǎo)線外的螺線管的形式纏繞了滿滿的14層直徑0.7mm的熟鐵絲，纏繞長度31cm。磁芯的截面積S= ((0.07mm)2X JT X 31cmX0.9X 14)/4X0.07=21.47cm3，所有元件的結(jié)構(gòu)形式與圖3相同。實(shí)測(cè)磁路長度為7cm，當(dāng)A中通過12安培、50Hz的電流時(shí)，在元件A中有0.22V的自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。在B、C中有0.21V的互感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。自感電動(dòng)勢(shì)與互感電動(dòng)勢(shì)相位相差180°。
[0012]根據(jù)電磁感應(yīng)定律求出實(shí)驗(yàn)三中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.21/222X21.47X 10 4=0.4405 (T)
實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)的裝置與實(shí)驗(yàn)三相同。當(dāng)在元件A中通過130安培、50Hz的電流時(shí)，則在元件A中有0.81v的自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，在元件B、C中則有0.76V的互感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，自感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與互感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位相差180°。
[0013]根據(jù)電磁感應(yīng)定律求出實(shí)驗(yàn)四中鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.76/222X21.47X 10 4=1.59 (T)
本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0014]根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)將以上實(shí)驗(yàn)中長直導(dǎo)線的交變電流改變?yōu)榻蛔兊倪\(yùn)動(dòng)電荷，則同樣在已知交鏈的導(dǎo)線中產(chǎn)生相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此就有了等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
[0015]一種等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)，如圖4，圖中A和B是等離子體通過的通道，C和D是與等離子體交鏈的導(dǎo)線，E和F是磁芯:磁芯為等離子體中的單號(hào)帶電粒子與導(dǎo)線的交鏈提供了有效的耦合。G是通道連接燃燒室和發(fā)電裝機(jī)通道A、B的裝置，其功能是分離等離子體中的正、負(fù)帶電粒子使其分別進(jìn)入通道A和B，分離工作是通過等離子體通道中的磁場(chǎng)進(jìn)行的，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面。而通道A、B也是連接于裝置G的上、下方，圖中箭頭標(biāo)示為等離子體和帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。
[0016]等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的工作過程:從燃燒室出來的等離子體進(jìn)入裝置G，由洛侖茲力的作用分離為上、下部分。由于等離子體在分離過程中運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁場(chǎng)方向，所以磁場(chǎng)和帶電離子都不消耗能量。
[0017]分離為上、下部分的等離子體，因?yàn)樗俣鹊脑蜃匀坏姆謩e進(jìn)入通道A、B。
[0018]進(jìn)入A、B的等離子體如果沒有數(shù)量或者速度方向等的變化，那么將會(huì)在磁心中形成一個(gè)不變的磁場(chǎng)，導(dǎo)線C、D中也沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。只有當(dāng)單號(hào)帶電粒子在A、B通道中發(fā)生數(shù)量或速度方向等的變化，才會(huì)在磁心中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，進(jìn)而在等離子體中和與其交鏈的導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0019]使等離子體發(fā)生數(shù)量、速度或方向變化的手段，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)成熟。等離子體運(yùn)動(dòng)且變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與前述實(shí)驗(yàn)中的單匝變壓器具有完全相同的原理和方法。不同的是，用運(yùn)動(dòng)且變化的帶電粒子替換了交變的電流。
【附圖說明】
圖1是磁流體發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是磁流體發(fā)電機(jī)的原理。
圖3是多根長直導(dǎo)線外對(duì)稱均勻分布磁介質(zhì)時(shí)的情況示意圖。
圖4是等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)的原理示意圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等1?子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)，包括分1?室G，感應(yīng)發(fā)電機(jī)。2.其特征是:從燃燒室出來的等離子體通過分離室G后分離為單號(hào)的帶電粒子，然后進(jìn)入發(fā)電機(jī)的通道A、B。3.根據(jù)權(quán)利要求1，燃燒室出來的等離子體進(jìn)入分離室G后，必須分離為兩束且各帶同號(hào)電荷的帶電粒子，分別進(jìn)入發(fā)電機(jī)的A、B通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1，進(jìn)入感應(yīng)發(fā)電機(jī)A、B通道的單號(hào)帶電粒子必須是數(shù)量、速度或方向變化的。
【專利摘要】一種等離子體感應(yīng)發(fā)電機(jī)，包括分離室G，感應(yīng)發(fā)電機(jī)。其特征是：等離子體在分離室G分離為兩束且各帶同號(hào)電荷的帶電粒子后，以數(shù)量、速度或方向變化的形式進(jìn)入發(fā)電機(jī)通道A、B后，通過電磁感應(yīng)原理在導(dǎo)線C、D中產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并輸出電能。
【IPC分類】H02N3/00
【公開號(hào)】CN105048869
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174550
【發(fā)明人】張湘明, 張樂
【申請(qǐng)人】張湘明, 張樂
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日