铝水反应高能系统装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型提供了一种铝水反应高能系统装置，采用金属铝杆作为燃烧剂，利用环境水作为氧化剂，属于能源动力技术领域。
【背景技术】
[0002]全世界的船舶动力除了极少数使用核能外，至今仍然是使用化石、生物燃油。致使航速低(45节即83公里/小时以内)、续航总程极其有限。由于金属铝来源广、体积能量密度高，与水反应可以生成氢气、氢氧燃气，发热量极高，产物清洁，故使用金属铝水反应形成理想的水下推进系统动力来源已成为世界行业共识。
[0003]美、俄等发达国家从上世纪60年代，我国于80年代便已开始研究金属燃料化学能源系统。由于金属铝表面原位生成的坚固而致密的氧化膜，使铝的高氧化性能被扼杀，与水反应难以启动无法持续进行。因此，采用超细铝粉、铝锂合金、铝镁金属混合物、铝锂镁金属混合物、铝锂镁合金等在各种条件下与水反应的研究，以及熔融金属与水的反应试验如雨后春笋。俄罗斯研制的镁水反应推进系统已在航行体上得到应用，且航速已达到200节(370公里/小时)。而铝水反应的体积能量密度是镁水反应的1.7倍，研发新一代的铝水反应推进系统已成必然趋势。金属燃料或将带来结束化石能源时代的希望。因此，上述铝水反应物金属粉末化、多元化、合金化，反应启动难，不能持续，流程复杂，成本高，难以推广等缺陷，成为了本领域中亟需解决的难题。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了一种结构简单、操作方便、综合效果好的铝水反应高能系统装置，解决了【背景技术】中的不足；本实用新型在铝水反应产生高能推进动力的同时还能够高效生产纳米材料；本实用新型保证了产物友好，降低了生产成本，具备了产业化普及性。
[0005]实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为:
[0006]—种铝水反应高能系统装置，至少包括涡旋反应室，所述的涡旋反应室的外部依次设置有第一燃烧室以及第二燃烧室；所述涡旋反应室、第一燃烧室、以及第二燃烧室共同组成同心套釜；涡旋反应室的顶部设置有与外界连通的加料管和补水管，底部设置有与外界连通的清洗管，加料管上设置有变压加料阀，补水管上设置有变压补水阀，涡旋反应室的壁上设置有与第一燃烧室连通的一级自动排气阀；所述第一燃烧室的壁上设置有一级自动点火器和与第二燃烧室连通的二级自动排气阀；所述第二燃烧室的壁上设置有二级自动点火器和螺旋冷却水管；所述螺旋冷却水管的进水端穿过第二燃烧室壁通向外界，螺旋冷却水管的尾端为蒸汽出口 ；所述蒸汽出口位于第二燃烧室的底部且穿过第二燃烧室壁通向外界，第二燃烧室的底部还设置有纳米材料出口 ；所述纳米材料出口穿过第二燃烧室壁通向外界；所述铝水反应高能系统装置中还设置有综合调控系统，包括水栗以及增氧阀；其中增氧阀位于第二燃烧室内，提供燃烧所需的氧气，水栗与螺旋冷却水管的进水端连接，控制水压和进水量。
[0007]第二燃烧室的外部设置有热能发电系统，所述热能发电系统收集第二燃烧室壁中散发出的热量并转化为电能；所述的热能发电系统为高效热能发电机，所述高效热能发电机中设置有金属板热发射器。
[0008]所述的涡旋反应室和第一燃烧室的壁的材质采用高强度的304不锈钢或314不锈钢，第二燃烧室的壁的材质为S31603不锈钢以及16Mn钢板IV级锻件。
[0009]综合调控系统中还设置有多级测温仪和多级测压仪，多级测温仪和多级测压仪均分布于各层套釜中，随时监测各部位的温度及压力。
[0010]所述的一级自动点火器、二级自动点火器、一级自动排气阀和二级自动排气阀均安装于第一燃烧室壁和第二燃烧室壁的导流处。
[0011]本实用新型中与现有技术相比，具有以下优点:
[0012]1、本实用新型中用料极其简便，直接使用金属铝棒和水。不需要临时做任何组份、比配、添加、活化等；反应启动快、反应完全不需要外来能源，如电、火、油、气、磁、风、热水、蒸气等，实现了铝水反应单质、简略化。本申请中采用的涡旋反应室为中国专利《CN201210449241.5》中所公开的涡旋反应釜合成装置，在反应开始的过程中，于启动料中添加微量催化剂，采用辅助化学能启动反应后，即可在后续的高压、高温、涡旋能环境下保障持续反应。
[0013]2、本实用新型中不产生任何废弃物和有害物质。在涡旋反应室里的铝水反应是分解与化合并存的放热反应；在这个系统里反应，同时连续产生的氢气、氧气、铝离子、氢氧化铝形成高温、高压混合蒸气流体；生产过程中中心压力大于外层，混合蒸气流体受压自然进入第一和第二燃烧室；经第二燃烧室增氧后充分燃烧，在第二燃烧室里只有高温、高压和纳米氧化铝；高温被螺旋冷却管和金属板热发射器吸收、转移做功，余压把纳米材料送出。
[0014]3、本实用新型反应系统合理，充分发挥单质金属铝的高能量燃烧性和环境水的催化性，能量利用率极高。采用同心四层套釜系统结构，形成“微型巨能工厂”，使反应物和生成物同时处于最佳的环境、最简的流程、最安全的调控中实现最优的反应与利用和回收。利用反应放热效应形成高温、高压、高速饱和蒸气流，使反应物在极简、极优的环境中缩短燃烧诱导时间，极大地提高燃烧速率和燃烧效率。反应物与生成物于多层同心套釜中有序运行，得到综合利用，能直接获取最佳能源和优质纳米粉体材料。可谓，高效、节能、无污染。
[0015]4、本申请中热能发电系统能收集第二燃烧室壁散发出的热量并转化为电能。此处既可以使用传统的热电子发电装置，又可以使用高效热能发电机，如中国专利《CN2009101759672》。传统的热电子发电装置由发射器和接收器两个基本部件组成，两者由一个小空间分隔开。发射器经加热后逸出电子，电子通过中间空间到达收集器，并在发射器和收集器之间形成电势差。接通外部负载，就成为低压直流电源。而高效热能发电机中设置有金属板热发射器，其是利用霍尔效应，使定向电子流与磁场相对运动而发电的一种设备。原理与磁流体发电机相似，但此发电机以定向电子流取代等离子流，工作温度远低于磁流体发电机(工作温度只有700-900摄氏度)，且不存在电极腐蚀的难题。整个发电系统闭环运作，只有热电子流到达收集板时，一部分能量转化为收集板的热能而损失掉，其它大部分热能都转换为电能，所以发电机是高效的，且无电极腐蚀难题。
[0016]5、本申请中将各个行业领域中的先进科技进行了融合，形成了集优产品。如高效热能发电器，实用新型虽然很早，但应用却是刚刚开始，而用在本申请中则是绝配！再如螺旋冷却管虽是常器，但如此用法能巧妙的实现热转移，把纳