阅读说明：本技术 一种真空发电设备 (Vacuum power generation equipment ) 是由 于元亮 吕松浩 韦卿 李雪峰 曹冲 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种真空发电设备,所述发电设备包括真空壳体以及设置在真空壳体内的汽轮机和发电机；所述发电设备是通过真空壳体内底部的液体介质气化推动汽轮机运动,从而带动发电机发电,发电机通过输出导线将产生的电能输送到真空壳体外；本发明所述发电机由于在真空环境中工作,所以不需要克服空气阻力做功,从而提高了工作效率,而且由于在真空环境中工作,使得设备的噪音低、运转平稳、使用寿命长；另外,在真空环境中液体介质在比较低的温度下即可气化做功,提高效率的同时,使得本发明所述发电设备可以利用电厂余热、太阳能光热、原子能热、生物能热、化学能热等进行发电,大大降低了能耗。(The invention discloses vacuum power generation equipment, which comprises a vacuum shell, a steam turbine and a generator, wherein the steam turbine and the generator are arranged in the vacuum shell; the power generation equipment pushes a steam turbine to move through the gasification of a liquid medium at the bottom in the vacuum shell, so as to drive a generator to generate power, and the generator transmits the generated electric energy to the outside of the vacuum shell through an output lead; the generator works in a vacuum environment, so that air resistance does not need to be overcome, the working efficiency is improved, and the generator works in the vacuum environment, so that the noise of equipment is low, the operation is stable, and the service life is long; in addition, the liquid medium can be gasified to do work at a lower temperature in a vacuum environment, so that the efficiency is improved, and meanwhile, the power generation equipment can generate power by utilizing waste heat of a power plant, solar photo-thermal energy, atomic energy heat, biological energy heat, chemical energy heat and the like, and the energy consumption is greatly reduced.)

一种真空发电设备

【技术领域】

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种真空发电设备。

【背景技术】

现有的发电机都是在大气层中工作的，电机的转子直接受到空气的阻力，动力机传给电机轴的力就有一部分需要排除空气阻力，余下的部分才用于促使发电机发电，从而影响了发电机的运转速度和输出功率；而且在克服大气压力做功的过程中会产生摩擦热，使得发电机的使用寿命会受到影响，另外还会产生噪音直接污染环境。

【

发明内容

】

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种真空发电设备及其发电方法，使得所述发电机在真空环境中运行，从而解决了由于空气阻力而导致的发电机效率低、使用寿命低、噪音大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种真空发电设备，包括真空壳体，所述真空壳体包括设置在最底端的集热容器，所述集热容器的上端连接轴流导管，所述轴流导管的上端连接壳体上罩；所述真空壳体内部设置有汽轮机和发电机，所述汽轮机的下端固定在集热容器内，上端连接发电机，所述汽轮机的叶轮部分位于轴流导管内，所述发电机固定在壳体上罩内；所述集热容器内设置有液体介质。

优选地，所述集热容器的下端设置有上大下小的锥度，便于更好地收集热量。

进一步优选地，所述集热容器设置为球端曲面圆锥形，且采用银、铜、铝等导热效果好的材质制备而成，可以更好的集中收集热量。

优选地，所述轴流导管包括导管外壁以及设置于导管外壁内的导向结构，所述导向结构设置为圆台形，且与导管外壁同轴设置。

优选地，所述导向结构内设置有导向孔，所述导向孔设置为下大上小的圆台形，汽轮机的叶轮部分位于导向孔内，所述导向孔与汽轮机叶轮部分的形状相吻合。

优选地，所述导向结构的底部还设置有凹腔，所述凹腔设置为圆台形，并与导向孔相接，即所述导向孔的下部圆孔作为凹腔的上部圆孔；便于将下部蒸气集中到汽轮机处。

优选地，所述导向结构与导管外壁连接处设置有毛细导管，所述毛细导管作为上部冷却的液体流回集热容器的通道。

优选地，所述毛细导管设置有多个，所述毛细导管的直径为3～10mm，所述毛细导管的直径进一步优选为3～8mm，进一步优选为5mm。

优选地，所述汽轮机通过汽轮机固定架固定在集热容器内顶部，所述汽轮机固定架的端部固定在集热容器的内侧壁上。

优选地，所述壳体上罩顶部设有真空抽气孔，所述真空抽气孔上连接单向阀，所述单向阀可以保证真空壳体内的气体只出不进。

优选地，所述壳体上罩顶部设置有电能输出口，发电机的输出导线通过电能输出口将发电机产生的电能传输到真空壳体外。

优选地，所述壳体上罩为半圆球形，在壳体上罩的外表面设有翅片，以增大散热面积，所述壳体上罩是采用银、铜、铝等导热效果好的材料制备而成。

优选地，所述发电机通过发电机固定架固定在壳体上罩内底部，所述发电机固定架的端部固定在壳体上罩的内侧壁上。

优选地，所述汽轮机的上端与发电机通过联轴器连接。

优选地，所述轴流导管采用隔热保温的材料制作而成，所述隔热保温材料可以选自蛭石、珍珠岩、纤维复合材料、陶瓷等，进一步优选为蛭石。

优选地，本发明所述真空发电设备可以采用太阳能光热、外部火焰加热、电厂余热、原子能热、生物能热、化学能热等多种热源对集热部分进行加热。

优选地，所述液体介质为水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述真空发电设备中轴流导管采用隔热保温材料，所述集热容器和壳体上罩均采用导热效果好的材料制作而成，从而将真空壳体内部分为集热部分、隔热做功部分以及冷却部分，使得内部液体介质在气态和液态之间循环转换，不断为发电机提供动力，使得发电机循环往复发电；

(2)本发明所述集热容器设置为上大下小的锥度，可以更好地收集热量；

(3)本发明所述轴流导管的设计可以为被加热气化的介质提供导向，使得下部集热容器内气化的介质沿导向孔上升至冷却腔冷却转换成液态，然后在自身重力的作用下滴落至导向结构外壁，沿导向结构外壁流下，经毛细导管流回集热容器内，由于液体介质会封堵毛细导管，使得气化后的介质只能通过导向孔上升，驱动汽轮机旋转，从而带动发电机发电，在此过程中，液体和气体分道而行，互不影响，进而确保汽轮机的持续旋转和发电机的连续工作；

(4)所述壳体上罩外表面设有多个翅片，增加了散热面积，加快了蒸气液化速度，提高了发电效率；

(5)本发明所述发电设备由于在真空环境中工作，所以不需要克服空气阻力做功，从而提高了工作效率；而且由于在真空环境中工作，使得发电机的噪音低、运转平稳、使用寿命长；

(6)在真空环境中液体介质在比较低的温度下即可气化做功，提高效率的同时，使得本发明所述发电设备可以利用电厂余热、太阳能光热、原子能热、生物能热、化学能热等进行发电，大大降低了能耗。

【附图说明】

图1是本发明所述真空发电设备真空壳体的示意图；

图2是本发明所述真空发电设备的剖视图；

图3是图2中A部分的放大示意图；

图4是汽轮机固定架的俯视图；

图中：1-真空壳体；2-汽轮机；3-发电机；11-集热容器；12-轴流导管；13-壳体上罩；21-汽轮机固定架；31-发电机固定架；121-导管外壁；122-导向结构；123-导向孔；124-毛细导管；125-凹腔；131-翅片；211-横梁；212-连接块；213-轴承。

【

具体实施方式

】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实施例进行说明，但绝非仅限于此。以下所述为本发明较好的实施例，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的限制，应当指出的是在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种真空发电设备，所述发电设备包括真空壳体1，所述真空壳体1包括设置在最底端的集热容器11，所述集热容器11的上端连接轴流导管12，所述轴流导管12的上端连接壳体上罩13。

如图2所示，所述真空壳体1内设有汽轮机2和发电机3，所述集热容器11内顶部设置有汽轮机固定架21，所述壳体上罩13内底部设置有发电机固定架31，所述汽轮机2的下端固定在汽轮机固定架21上，上端通过联轴器与发电机3的主轴连接，所述发电机3的下端固定在发电机固定架31上。

所述汽轮机固定架21以及发电机固定架31的结构可以设置为十字形、“工”字型等既可以承载汽轮机、发电机又不影响气流通过的结构；本实施例以“工”字型为例，如图4所示，所述汽轮机固定架21包括两横梁211以及设置在两横梁之间的连接块212，其中两横梁211的两端分别固定在集热容器11的内侧壁上；所述连接块212位于横梁所在水平面的圆心位置，所述连接块212的中间位置设置有圆孔，所述圆孔内固定设置有轴承213，所述汽轮机2的下端与轴承213的内圈固定连接。

所述发电机固定架31设置为“工”字型，包括两横梁以及设置在两横梁之间的连接块，其中两横梁的两端分别固定在壳体上罩13的内侧壁上；所述连接块的中间位置设置有圆孔，所述圆孔内固定设置有联轴器，所述发电机3固定在连接块上，且其轴通过联轴器与汽轮机2的上端连接。

如图3所示，所述轴流导管12包括导管外壁121以及设置在导管外壁121内的导向结构122，所述导向结构122设置为圆台形，且与导管外壁121同轴设置，所述导向结构121与导管外壁采用螺栓连接；所述导向结构122内设置有导向孔123，所述汽轮机2的叶轮部分位于导向孔123内，所述导向孔123设置为下大上小的圆台形，与汽轮机2的叶轮部分形状相吻合。

所述导向结构122的底部还设置有凹腔125，所述凹腔125设置为圆台形，并与导向孔122相接，即所述导向孔122的下部圆孔作为凹腔125的上部圆孔；所述凹腔125设置为圆台形便于将下部的蒸气集中到汽轮机处。

所述导向结构122与导管外壁121连接处设置有毛细导管124，所述毛细导管124为圆柱形且竖向设置，上部冷却的液体经毛细导管124流回集热容器11。

作为优选，所述毛细导管的直径设置为3～10mm，进一步优选地，所述毛细导管的直径设置为3～8mm，更进一步优选为5mm，所述毛细导管设置有多个。

所述壳体上罩13上设有真空抽气孔，所述真空抽气孔处设置单向阀，所述单向阀可以保证真空壳体内的气体只出不进。

所述壳体上罩13的顶部设置有电能输出口，所述输出导线通过电能输出口将发电机产生的电能传输到真空壳体外，所述电能输出口只能限制输出导线通过，输出导线在电能输出口处密封。

作为优选，所述集热容器11设置上大下小的锥度，集热容器11采用银、铜或铝等导热效果好的材质制作而成，便于收集热量；作为优选，本实施例中所述集热容器11设置为球端曲面圆锥形。

作为优选，所述壳体上罩13设置为半圆球形，在壳体上罩13的外表面布满翅片131，所述翅片131沿其外表面竖向设置，以增大散热面积，所述壳体上罩13采用银、铜或铝等导热效果好的材质制作而成。

作为优选，所述轴流导管12采用隔热保温的材料制作而成，所述隔热保温材料可以选自蛭石、珍珠岩、纤维复合材料、陶瓷等，进一步优选为蛭石。

作为优选，所述集热容器、轴流导管以及壳体上罩由下向上依次焊接，组成密封的真空壳体。

作为优选，本发明所述真空壳体内的压强为10^-2MPa～10^-7MPa。

本发明所述真空发电设备的工作原理：通过真空抽气孔对所述设备抽真空，待真空度达到10^-2MPa～10^-7MPa时，使用外部热源对集热容器11进行加热，处于集热容器11内的液体介质受热气化，气化的蒸气经导向孔上升推动汽轮机旋转，汽轮机旋转带动发电机发电，发电机将机械能转换为电能，然后通过输出导线将电能输送至真空壳体1外；

本发明所述真空发电设备中轴流导管12采用隔热保温材料，所述集热容器11和壳体上罩13均采用导热效果好的材料制作而成，从而将真空壳体1内部分为集热部分、隔热做功部分以及冷却部分，使得内部液体介质在气态和液态之间循环转换，不断为发电机3提供动力，使得发电机3循环往复发电；

本发明所述轴流导管12的设计可以为被加热气化的介质提供导向，使得下部集热容器11内气化的介质沿导向孔123上升至壳体上罩13内，由于壳体上罩13上布满翅片131，增加了散热面积，所以上升的蒸气在壳体上罩13内会迅速冷却呈液态，然后在自身重力的作用下滴落至导向结构外壁，沿导向结构外壁流下，经毛细导管124流回集热容器11内，由于液体介质会封堵毛细导管，使得气化后的介质只能通过导向孔123上升，驱动汽轮机2旋转，从而带动发电机3发电，在此过程中，液体和气体分道而行，互不影响，进而确保汽轮机2的持续旋转和发电机的连续工作。

实施例2

在实施例1的基础上，为了保证冷却后的液体介质只通过轴流导管流回集热容器，蒸发的气体只经导向孔上升至壳体上罩内，就要保证单位时间内经毛细导管滴落的液体体积与经导向孔上升的气体体积相等，基于此原理，当集热容器内的液体介质为水时，所述毛细导管的数量根据以下公式计算：

其中，Q：单位时间内的体积流量，单位为m³/s；

J：单位时间内集热容器吸收的热量，单位为KJ；

C：液体介质在一定压力下的汽化热，单位为KJ/kg；

V：液体介质在管道中的流速，单位为m/s；

S：单个毛细导管的截面积，单位为m²。

实施例3

以液体介质为水、集热容器每秒吸收的热量为500KJ，真空发电设备内的压力为0.001MPa为例，根据公式计算毛细导管的数量：

即每秒有500KJ的热量用于对集热容器内的水进行加热，根据“饱和水和饱和水蒸气热力性质表”可知在压力为0.001Mpa时，水的汽化热为2484.1KJ/Kg，则根据公式(1)计算出每秒水的体积流量为0.201Kg，即0.201升，2.01*10^-4m³；

根据流体力学和按照石油化工工艺管道设计手册里的各种形式的流体的流速经验，一般管道水流速度取值为0.5m/s，当设计的毛细导管的直径为5mm时，单个毛细导管的截面积为1.96*10^-5m³，根据公式(2)计算出毛细导管的数量约为21个。

实施例4

以液体介质为水、本发明所述集热容器每秒吸收热量为100KJ，真空发电设备的压力为0.001MPa，毛细导管的直径为3mm为例，根据公式计算毛细导管的数量：

根据“饱和水和饱和水蒸气热力性质表”可知在压力为0.001Mpa时，水的汽化热为2484.1KJ/Kg，则根据公式(1)计算出每秒水的体积流量为0.0403Kg，即4.03*10^-5m³；

根据流体力学和按照石油化工工艺管道设计手册里的各种形式的流体的流速经验，一般管道水流速度取值为0.5m/s，当设计的毛细导管的直径为3mm时，单个毛细导管的截面积为7.065*10^-6m³，根据公式(2)计算出毛细导管的数量约为11个。

实施例5

以液体介质为水、本发明所述集热容器每秒吸收热量为500KJ，真空发电设备的压力为0.01MPa，毛细导管的直径为8mm为例，根据公式计算毛细导管的数量：

根据“饱和水和饱和水蒸气热力性质表”可知在压力为0.01Mpa时，水的汽化热为2392KJ/Kg，则根据公式(1)计算出每秒水的体积流量为0.209Kg，即2.09*10^-4m³；

根据流体力学和按照石油化工工艺管道设计手册里的各种形式的流体的流速经验，一般管道水流速度取值为0.5m/s，当设计的毛细导管的直径为8mm时，单个毛细导管的截面积为5.024*10^-5m³，根据公式(2)计算出毛细导管的数量约为8个。