CN102230404B - 智能热能回收转换系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能热能回收转换系统及其使用方法。它包括左后轮、底盘、左前轮、第一温度传感器、基座、左活塞连杆、第二温度传感器、左铰链、左活塞、左气室、左型腔、连通管路、右型腔、右气室、右活塞连杆、左飞轮、右飞轮、基座法兰、第三温度感应器、右后轮、右前轮、第一驱动电机、控制系统、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第四温度感应器、右铰链和右活塞；本发明结构简单，尺寸大小可按需定制以用于不同场合，可用于将日常生活或者工业生产中很多没有得到充分利用的热能回收利用，通过回收多余热能，转化为动能，该动能可用于驱动排气扇，发电机等，安全无污染。

Description

智能热能回收转换系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种智能热能回收转换系统，特别是高温热源的利用。

背景技术

现代社会中热污染正越来越严重的影响着我们的生活环境，所谓热污染，是指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水，以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。这些废热排入地面水体之后，能使水温升高。

随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增多。按照热力学定律，人类使用的全部能量终将转化为热，传入大气，逸向太空。这样，使地面反射太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成,造成局部地区干旱，影响农作物生长。近一个世纪以来，地球大气中的二氧化碳不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海水水位上升，一些原本十分炎热的城市，变得更热。

造成热污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。随着现代工业的发展和人口的不断增长，环境热污染将日趋严重。

斯特林循环，是重要的热机循环之一，亦称“斯特林热气机循环”。这种循环，是封闭式的，采用定容下吸热的气体循环方式。循环过程是：①等容吸热加热；②由外热源等温加热；③等容放热，供吸热用；④向冷体等温放热，完成一个循环。在理想吸热的条件下，这种循环的热效率，等于温度上下限相同的卡诺循环。利用这种循环的“斯特林热机”，具有很多特点，如采用外燃，或外热源供热等。由于这种循环是封闭式循环，可采用传热性能好的工质，同时，工质的腐蚀性也可以很小，如氮气、氢气等气体。充入的气体工质，还可以加大压力，视封闭系统的情况，能够采用远远大于大气压力的高压气体工作，这样可以提高发动机的单位重量的功率，减小发动机的体积和重量。斯特林热机在逆向运转时，可以作为制冷机或热泵机。

目前市面上尚未出现系统的热能回收装置，这方面的研究也还处于起步阶段。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种智能热能回收转换系统及其使用方法。

智能热能回收转换系统包括左后轮、底盘、左前轮、第一温度传感器、基座、左活塞连杆、第二温度传感器、左铰链、左活塞、左气室、左型腔、连通管路、右型腔、右气室、右活塞连杆、左飞轮、右飞轮、基座法兰、第三温度感应器、右后轮、右前轮、第一驱动电机、控制系统、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机、第一联轴器、第二联轴器、第三联轴器、第四联轴器、第四温度感应器、右铰链和右活塞；左前轮通过第一联轴器安装在底盘上，左后轮通过第二联轴器安装在底盘上，右前轮通过第三联轴器安装在底盘上，右后轮通过第四联轴器安装在底盘上，第一驱动电机固定在第三联轴器上，第二驱动电机固定在第四联轴器上，第三驱动电机固定在第一联轴器上，第四驱动电机固定在第二联轴器上，底盘上设有第一温度传感器、第三温度感应器和第四温度感应器，基座固定在底盘前端，基座两端分别设有连通管路和基座法兰，基座前端设有第二温度传感器，左飞轮和右飞轮安装在基座法兰两端并同步，左活塞连杆一端固定在左飞轮上，左活塞连杆另一端通过左铰链与左活塞一端连接，左活塞穿过左型腔，左活塞另一端安装在左气室内，左型腔和右型腔分别安装在连通管路两端，右型腔与右气室固定，右活塞安装在右型腔内，右活塞通过右铰链与右活塞连杆一端连接，右活塞连杆另一端固定在右飞轮上，基座上固定有控制系统，第一温度传感器、第二温度感应器、第三温度感应器和第四温度感应器分别与控制系统连接，第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机分别与控制系统连接。

智能热能回收转换系统的使用方法如下： 

1）启动系统，第一温度传感器、第二温度感应器和第三温度感应器、第四温度感应器开始工作，感应周围温度，并将数据传输给控制系统；

2）控制系统根据温度数据，判断高温热源位置所在，并独立驱动第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机，使系统整体向高温热源点接近，直至第二温度感应器和第一温度传感器、第四温度感应器之间温差达到最大值；

3）控制系统控制底盘稳定，左气室从高温热源吸热后内部温度上升，气体膨胀，推动左活塞伸出，通过左活塞连杆推动左飞轮转动；

4）气体膨胀后经左型腔、连通管路和右型腔进入右气室，高温气体在右气室内冷却，体积缩小；

5）左飞轮带动右飞轮运转，通过右活塞连杆带动右活塞伸缩，压迫右气室气体；

6）冷却后的气体被推入左型腔，推动左活塞一起进入左气室，完成一个循环。

使用本发明，能将日常生活和工业生产中，很多没有得到充分利用的热能回收利用，本发明通过回收多余热能，转化为动能，该动能可作为排气扇等的动力来源。本发明结构简单，尺寸大小可按需定制用于不同场合，动力转换装置用到了斯特林循环的外燃机原理，安全无污染，通过吸收热能带动飞轮转动，可将飞轮作为动能动力源外接其他设备如风扇，发电机等，用于高温环境下的降温、照明等。

附图说明

图1为本发明智能热能回收转换系统的三维示意图；

图2为本发明智能热能回收转换系统的仰视图示意图；

图3为本发明智能热能回收转换系统的仰视三维示意图（卸除部分轮胎）；

图4为本发明智能热能回收转换系统俯视图示意图；

图5为本发明智能热能回收转换系统活塞、连杆和飞轮部分示意图；

图中，左后轮1、底盘2、左前轮3、第一温度传感器4、基座5、左活塞连杆6、第二温度传感器7、左铰链8、左活塞9、左气室10、左型腔11、连通管路12、右型腔13、右气室14、右活塞连杆15、左飞轮16、右飞轮17、基座法兰18、第三温度感应器19、右后轮20、右前轮21、第一驱动电机22、控制系统23、第二驱动电机24、第三驱动电机25、第四驱动电机26、第一联轴器27、第二联轴器28、第三联轴器29、第四联轴器30、第四温度感应器31、右铰链32、右活塞33。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，智能热能回收转换系统包括左后轮1、底盘2、左前轮3、第一温度传感器4、基座5、左活塞连杆6、第二温度传感器7、左铰链8、左活塞9、左气室10、左型腔11、连通管路12、右型腔13、右气室14、右活塞连杆15、左飞轮16、右飞轮17、基座法兰18、第三温度感应器19、右后轮20、右前轮21、第一驱动电机22、控制系统23、第二驱动电机24、第三驱动电机25、第四驱动电机26、第一联轴器27、第二联轴器28、第三联轴器29、第四联轴器30、第四温度感应器31、右铰链32和右活塞33；左前轮3通过第一联轴器27安装在底盘2上，左后轮1通过第二联轴器28安装在底盘2上，右前轮21通过第三联轴器29安装在底盘2上，右后轮20通过第四联轴器30安装在底盘2上，第一驱动电机22固定在第三联轴器29上，第二驱动电机24固定在第四联轴器30上，第三驱动电机25固定在第一联轴器27上，第四驱动电机26固定在第二联轴器28上，底盘2上设有第一温度传感器4、第三温度感应器19和第四温度感应器31，基座5固定在底盘2前端，基座5两端分别设有连通管路12和基座法兰18，基座5前端设有第二温度传感器7，左飞轮16和右飞轮17安装在基座法兰18两端并同步，左活塞连杆6一端固定在左飞轮16上，左活塞连杆6另一端通过左铰链8与左活塞9一端连接，左活塞9穿过左型腔11，左活塞9另一端安装在左气室10内，左型腔11和右型腔13分别安装在连通管路12两端，右型腔13与右气室14固定，右活塞33安装在右型腔13内，右活塞33通过右铰链32与右活塞连杆15一端连接，右活塞连杆15另一端固定在右飞轮17上，基座5上固定有控制系统23，第一温度传感器4、第二温度感应器7、第三温度感应器17和第四温度感应器31分别与控制系统23连接，第一驱动电机22、第二驱动电机24、第三驱动电机25和第四驱动电机26分别与控制系统23连接，控制系统使用市场上成熟的dsPIC30F系统芯片。

智能热能回收转换系统的使用方法如下： 

1）启动系统，第一温度传感器4、第二温度感应器7和第三温度感应器17、第四温度感应器31开始工作，感应周围温度，并将数据传输给控制系统23；

2）控制系统根据温度数据，判断高温热源位置所在，并独立驱动第一驱动电机22、第二驱动电机24、第三驱动电机25和第四驱动电机26，使系统整体向高温热源点接近，直至第二温度感应器7和第一温度传感器4、第四温度感应器31之间温差达到最大值；

3）控制系统23控制底盘2稳定，左气室10从高温热源吸热后内部温度上升，气体膨胀，推动左活塞9伸出，通过左活塞连杆6推动左飞轮16转动；

4）气体膨胀后经左型腔11、连通管路12和右型腔13进入右气室14，高温气体在右气室14内冷却，体积缩小；

5）左飞轮16带动右飞轮17运转，通过右活塞连杆15带动右活塞33伸缩，压迫右气室14气体；

6）冷却后的气体被推入左型腔11，推动左活塞9一起进入左气室10，完成一个循环。

Claims (2)

1.一种智能热能回收转换系统，其特征在于包括左后轮（1）、底盘（2）、左前轮（3）、第一温度传感器（4）、基座（5）、左活塞连杆（6）、第二温度传感器（7）、左铰链（8）、左活塞（9）、左气室（10）、左型腔（11）、连通管路（12）、右型腔（13）、右气室（14）、右活塞连杆（15）、左飞轮（16）、右飞轮（17）、基座法兰（18）、第三温度感应器（19）、右后轮（20）、右前轮（21）、第一驱动电机（22）、控制系统（23）、第二驱动电机（24）、第三驱动电机（25）、第四驱动电机（26）、第一联轴器（27）、第二联轴器（28）、第三联轴器（29）、第四联轴器（30）、第四温度感应器（31）、右铰链（32）和右活塞（33）；左前轮（3）通过第一联轴器（27）安装在底盘（2）上，左后轮（1）通过第二联轴器（28）安装在底盘（2）上，右前轮（21）通过第三联轴器（29）安装在底盘（2）上，右后轮（20）通过第四联轴器（30）安装在底盘（2）上，第一驱动电机（22）固定在第三联轴器（29）上，第二驱动电机（24）固定在第四联轴器（30）上，第三驱动电机（25）固定在第一联轴器（27）上，第四驱动电机（26）固定在第二联轴器（28）上，底盘（2）上设有第一温度传感器（4）、第三温度感应器（19）和第四温度感应器（31），基座（5）固定在底盘（2）前端，基座（5）两端分别设有连通管路（12）和基座法兰（18），基座（5）前端设有第二温度传感器（7），左飞轮（16）和右飞轮（17）安装在基座法兰（18）两端并同步，左活塞连杆（6）一端固定在左飞轮（16）上，左活塞连杆（6）另一端通过左铰链（8）与左活塞（9）一端连接，左活塞（9）穿过左型腔（11），左活塞（9）另一端安装在左气室（10）内，左型腔（11）和右型腔（13）分别安装在连通管路（12）两端，右型腔（13）与右气室（14）固定，右活塞（33）安装在右型腔（13）内，右活塞（33）通过右铰链（32）与右活塞连杆（15）一端连接，右活塞连杆（15）另一端固定在右飞轮（17）上，基座（5）上固定有控制系统（23），第一温度传感器（4）、第二温度感应器（7）、第三温度感应器（19）和第四温度感应器（31）分别与控制系统（23）连接，第一驱动电机（22）、第二驱动电机（24）、第三驱动电机（25）和第四驱动电机（26）分别与控制系统（23）连接。

2.一种如权利要求1所述的智能热能回收转换系统的使用方法，其特征在于它的步骤如下： 

1）启动系统，第一温度传感器（4）、第二温度感应器（7）和第三温度感应器（19）、第四温度感应器（31）开始工作，感应周围温度，并将数据传输给控制系统（23）；

2）控制系统根据温度数据，判断高温热源位置所在，并独立驱动第一驱动电机（22）、第二驱动电机（24）、第三驱动电机（25）和第四驱动电机（26），使系统整体向高温热源点接近，直至第二温度感应器（7）和第一温度传感器（4）、第四温度感应器（31）之间温差达到最大值；

3）控制系统（23）控制底盘（2）稳定，左气室（10）从高温热源吸热后内部温度上升，气体膨胀，推动左活塞（9）伸出，通过左活塞连杆（6）推动左飞轮（16）转动；

4）气体膨胀后经左型腔（11）、连通管路（12）和右型腔（13）进入右气室（14），高温气体在右气室（14）内冷却，体积缩小；

5）左飞轮（16）带动右飞轮（17）运转，通过右活塞连杆（15）带动右活塞（33）伸缩，压迫右气室（14）气体；

6）冷却后的气体被推入左型腔（11），推动左活塞（9）一起进入左气室（10），完成一个循环。

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