一种荷电团簇迁移的动能-电能转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能量转换装置，尤其涉及一种基于荷电团簇迀移的动能-电能转 换装置。
【背景技术】
[0002] 团簇是有几个乃至数千个原子或者分子通过一定的物理或者化学结合力组成的 相对稳定的微观或者亚微观聚集体。它具有许多与尺寸相关的奇异结构和性质，是联结微 观与宏观之间物质结构的新层次。团簇研宄有助于认识凝聚物体的性质和规律。在低品位 能源中，比如汽轮机出口的乏汽，就是带有水分子团簇的水蒸气，其仍然具有较高的能量可 以利用。
[0003] 电晕放电是不均匀电场所特有的的一种自持放电形式。在均匀电场中某处开始一 定的电离后，常导致完全的过渡过程，建立起等离子通道，因而不会形成电晕放电；在极不 均匀电场中则不然，即使出现许多局部的电离和激发过程，电极之间并不击穿或导通，这一 现象即是电晕放电。电晕放电理论主要建立在汤生理论和流注理论的基础上。电晕荷电则 是液滴通过电晕场，电晕场中的粒子在电场的作用下向液滴充电而使液滴荷电的过程。磁 流体发电是燃料直接加热成易于电离的气体，使之在高温下电离成导电的离子流，让其在 电场中高速流动，切割磁力线，产生感应电动势，从而产生电能，但是，加入磁场使得所需的 发电设备结构更加复杂。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种先进的能量转换装 置，无需磁场，可直接将荷电团簇携带的动能高效转换为电能加以利用，且装置结构简单。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种基于荷电团簇迀移的先进动能-电能转换装置，包括从左向右设置的电加热 蒸汽发生器、团簇荷电段以及电能接收段；所述团簇荷电段包括团簇荷电装置和直流电源； 所述电能接收段包括电能接收装置4和负载；所述团簇荷电装置包括依次连接的空心长方 体1、拉法尔金属喷管2以及空心管3 ;所述电加热蒸汽发生器通过保温管6与所述空心长 方体1连接；在空心长方体1中水平设置有放电针5 ;所述直流电源的负极接地并且直流电 源负极连接放电针5的一端，放电针5的另一端端部磨成针尖形状并且位于拉法尔金属喷 管2的喉部中心点位置；所述电源的正极与拉法尔金属喷管2连接；所述电能接收装置4连 接负载的一端，负载的另一端接地。
[0007] 进一步的，所述拉法尔金属喷管2截面为圆形，拉法尔金属喷管2出口与拉法尔金 属喷管2喉部面积比为1. 2~1. 8,喉部直径为2~10mm，拉法尔金属喷管2入口的直径为 20~30mm，喉部与入口的水平距离为10~15mm，喉部与拉法尔金属喷管2出口的水平距离 为2~6mm。
[0008] 进一步的，所述空心长方体1采用有机玻璃制成，其壁厚为20mm，长为300~ 500mm，宽为100mm，高为IOOmm ;所述空心管3为空心圆柱状，并且长为10~15mm，内径为 0 4,2~6mm，外径为 0 7.2~9mm。
[0009] 进一步的，所述电能接收装置4为不锈钢金属网，长为100~200mm，宽为200~ 400mm，且不锈钢金属网距空心管3出口 5mm~10mm。
[0010] 进一步的，所述放电针5由铜或者镍材料制作，长度为50~100mm，直径为0. 5~ Imm0
[0011] 进一步的，所述直流电源电压为5~10kV。
[0012] 进一步的，保温管6为螺纹连接管，长度为1. 5~2m，内径为0 6~12mm，外径为 0 8~14mm〇
[0013] 进一步的，放电针5的另一端端部磨成针尖形状并且位于拉法尔金属喷管2的喉 部中心点位置。
[0014] 有益效果：本发明提供的一种基于荷电团簇迀移的动能-电能转换装置，该装置 结构简单，无需加入磁场，适用于一些需要设备精简的特殊场合，比如航空，航天等领域。本 发明利用荷电团簇迀移的动能-电能转换技术，可以将低品位能源（如汽轮机乏汽）进行 充分回收利用，提高能源利用率，本发明装置的输出功率可达15~50kW。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明结构总图；
[0016] 图2为本发明电能转换接收装置结构及电路图；
[0017] 图3为本发明团簇荷电装置的立体示意图；
[0018] 其中：1-空心长方体、2-拉法尔金属喷管、3-空心管、4-电能接收装置、5-放电 针、6-保温管。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0020] 如图1所示一种基于荷电团簇迀移的先进动能-电能转换装置，包括电加热蒸汽 发生器、团簇荷电段以及电能接收段；团簇荷电段包括团簇荷电装置以及直流电源；电能 接收段包括电能接收装置4以及负载；团簇荷电装置包括依次连接的空心长方体1、拉法尔 金属喷管2以及空心管3 ;在空心长方体1中水平设置有放电针5 ;直流电源的负极接地并 且直流电源负极连接放电针5的一端，放电针5的另一端端部磨成针尖形状并且指向拉法 尔金属喷管2 ;电源的正极与拉法尔金属喷管2连接；电能接收装置4连接负载的一端，负 载的另一端接地；
[0021] 电加热蒸汽发生器产生的高温高压饱和水蒸气通过保温管6传输至空心长方体1 中；高温高压饱和水蒸气通过拉法尔金属喷管2转化为高速射流湿蒸汽，并且高温高压饱 和水蒸气在经过拉法尔金属喷管2喉部后在拉法尔喷管内部能够部分凝结形成荷电水分 子团簇，而放电针5的针尖位置是处于拉法尔金属喷管2喉部中心点位置，所以放电针5是 为了给水分子团簇荷上电荷形成荷电水分子团簇。最终包含有荷电水分子团簇的高速射流 湿蒸汽从拉法尔金属喷管2出口射流；而荷电水分子团簇在拉法尔喷管外会形成电场方向 指向电能接收装置4的自洽电场。高速射流湿蒸汽克服荷电水分子团簇受到由电能接收装 置4指向拉法尔金属喷管2的库仑力，推动荷电水分子团簇沿着空心管3道向电能接收装 置4方向移动，使得湿蒸汽的动能转化为荷电团簇的电势能，电能接收装置4接收到荷电团 簇的电势能后，电能接收装置4将电势能放出传输给负载。
[0022] 下面根据具体实施例加以说明：
[0023] 利用功率为20~60kW，蒸汽流量为20~50kg/h的电加热蒸汽发生器产生高温 高压饱和水蒸汽，蒸汽压力为3~7atm，饱和温度为133~170°C，流量为20~50L/h。该 高温高压饱和水蒸汽通过保温管6传输到团簇荷电装置，保温管6为螺纹连接管，即保温管 6与团簇荷电装置或电加热蒸汽发生器采用螺纹的固定连接，长度为1. 5~2m，内径为6~ 12mm，外径为8~14mm ；
[0024] 团簇荷电装是由有机玻璃制成的空心长方体1，其壁厚为20mm，长为300~ 500mm，宽为100mm，高为IOOmm ;所述空心管3长为10~