CN102803742B - 受热液体自驱动泵及应用它的热驱动液体自循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闭环的液体热驱动自循环系统。该系统以自身吸收的热量来驱动液体在一个闭合的回路中持续地循环和传输热量而无需外部额外的驱动能量。该热驱动自循环系统使用一种改进的受热液体自驱动装置。这种装置包括一个封闭的容器用于接收受热的液体,液体的输入端口和输出端口以及一个呼吸通道。该呼吸通道带有一个液体蒸发气体的冷凝和回收装置。该闭环的液体热驱动自循环系统可以是带有太阳能热吸收器的太阳能热驱动自循环系统。
Description
技术领域
目前公开的技术涉及太阳能应用领域,特别涉及改进的受热液体自驱动装置及应用它的热驱动的液体闭环自循环系统。
背景技术
在加拿大专利申请号No.02628605及PCT/CA申请中公开了一种自驱动泵和热驱动的液体自循环系统。该技术和产品运行良好。然而这个热驱动的概念还可以扩展应用到更一般的状况。这意味着它不仅可以使用在将热量从高处向低处循环的过程,也可以应用在将热液体往高处或同一水平循环的过程。本申请反映了在这个课题上继续研究和开发的成果,是该技术研究成果的深化和扩展。
将热驱动自循环的技术应用于太阳能热的应用领域可以给系统带来下列好处。
与现有的热虹吸自然循环系统相比,新的系统可以将太阳能热吸收器放在屋顶,而将水箱放在屋内。
与现有的电动泵循环系统相比,热驱动自循环的新系统又不需电动循环泵,膨胀罐和控制装置。
发明内容
下面简单介绍自驱动装置和热驱动的液体闭环自循环系统:
本发明提供了一种用于受热液体且与液体热吸收装置一起使用的受热液体的自驱动装置,包括:
一种用于存储受热液体的密闭容器,有一个壁将其分开为内部和外部空间;所述的内部空间被受热液体局部地充填,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个输入口和一个输出口布置在所述的容器的边壁上,并且二者都在容器中的液面之下;所述的输入口不低于输出口;
一种呼吸通道安装在所述的容器的壁上,用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气相连通;所述的呼吸通道有一个液体和蒸汽的冷凝和回收机构。
根据本文的自驱动装置,其中所述的容器是隔热容器。
根据本文的自驱动装置,其中所述的容器是透明容器,即玻璃,聚合物等制成的容器。
根据本文的自驱动装置,其中所述的容器是真空容器。
根据本文的自驱动装置,其中所述的容器的输入口和输出口有一个输入管和输出管安装在所述的输入口和输出口,所述输入管和输出管在所述的容器外的部分是可拆卸的。
根据本文的自驱动装置,其中所述的呼吸通道包括:在容器壁上的一个装配口,位于容器的液面之上;一个管子,其较低的一端安在所述容器的壁上,而其另一端带有一个可移动的盖子;所述的管子的壁上有一个洞用于将容器内液面上的空间与大气相连。一套蒸汽的冷凝片,例如铜片或银片,放置在所述的呼吸管子内,用于蒸汽的冷凝和冷凝液的回收。这里所述的向上延伸的管子可能是一个由玻璃或聚合物制成的透明管子。
根据本文的自驱动装置,其中所述的呼吸通道,包括一个开放的装配口在所述容器的壁上和液面以下。一根呼吸管,其一端在液面下的装配口上,另一端向上延伸进入所述容器液面上的内部空气/蒸汽空间。所述的呼吸管有一部份是在所述容器的壁外并呈弯曲的形状。例如U型或W型。以便液体的蒸汽冷凝及冷凝液的临时储存和回收。
根据本文的自驱动装置,其中所述的受热液体是水或防冻液。
本发明还提供了一种热驱动的闭环液体自循环系统,包括:
一种热吸收装置,有一个储存受热液体的存储器,充有受热的液体,所述的存储器至少有一个液体的输入端口和一个液体的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种与热吸收装置一起使用的受热液体的自驱动装置,包括:
一个用于存储受热液体的封闭容器,有一个壁将其分开为内部和外部空间,所述的内部空间被受热液体局部地充填,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个液体的输入口和一个输出口布置在所述的容器的边壁上,并且二者都在容器中的液面之下,所述的输入口不低于输出口;
一个呼吸通道用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气相连通,所述的呼吸通道包括一个开口的呼吸装配口布置在所述容器的壁上且高于容器中所述的液面;
一个液体蒸汽冷凝和回收装置与所述的呼吸通道相连接,
第一根管子,其一端连接到所述的热吸收器的输出端口,而另一端连接到所述的自驱动装置的输入端口,其中所述的输入端口不低于输出端口。
第二根管子,其一端连接到所述的自驱动装置的输出端口,另一端连接到所述的热吸收器的输入端口。所述的输出端口不低于所述的输入端口。
根据本文的热吸收器是太阳能热吸收器。
根据本文的热吸收器是一个隔热的热吸收器,例如锅炉的隔热水箱。
根据本文的热吸收器中受热的液体是水。
本发明还提供了一种热驱动的闭环液体自循环系统,包括:
一个热吸收装置,有一个储存受热液体的存储器,充有受热的液体,所述的存储器至少有一个液体的输入端口和一个液体的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种与热吸收装置一起使用的受热液体的自驱动装置,包括:
一个液体加热和储热容器,其中被受热液体局部地充填,有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个受热液体的输入口和一个受热液体的输出口,并且二者都在容器中的液面之下,所述的输入口不低于输出口;
一个呼吸通道在液体加热和储热容器的壁上,用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气相连通,所述的呼吸通道包括一个液体蒸汽冷凝和回收装置;
第一根管子,其一端连接到所述的热吸收器的输出端口,而另一端连接到所述的液体加热和储热容器的输入端口,其中所述的输入端口不低于输出端口。
第二根管子,其一端连接到所述的液体加热和储热容器的输出端口,另一端连接到所述的热吸收器的输入端口。
根据本文的液体加热和储热容器,其中所述的容器壁上的呼吸通道是一个连接用的装配口,装有压力释放阀。从而所述的液体加热和储热容器是压力容器。
根据本文的热吸收器中受热的液体是水。
根据本文的液体加热和储热容器,其中所述的呼吸通道,包括一个开放的装配口在所述容器的壁上和液面以上。一根呼吸管,其较低端在所述的液体加热和储热容器的顶部壁上液面下的装配口上,而较高的另一端有一个可移动的帽子,管子的边壁有一个洞,用于将容器内部液面上方的部分与大气相连;一套蒸汽冷凝片,例如铜片或银片,放置在所述的呼吸管内用于蒸汽的冷凝和冷凝液的回收。
根据本文的管子是透明管子,用玻璃或聚合物制成。
根据本文的热吸收器是太阳能热吸收器。
根据本文的热吸收器中受热的液体是水。
根据本文的液体加热和储热容器,还有液体的输入口,用来供应冷的液体;液体的输出口,用来将热的液体供应给用户,以及一个压力释放阀和排污阀。
本发明又提供了一种热驱动的液体闭环自循环系统,其特征在于,包括:
一种液体热吸收器,有一个液体存储器充有导热介质,它是液体,有一个热吸收器输入端口和一个热吸收器的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种流体加热和储热装置,包括:
一个第一流体储存器,所述的储存器有一个第一流体的输入端口,一个第一流体输出端口,第二流体输入端口和第二流体的输出端口;
一个装置布置在所述的流体储存器中,以便所述的第二流体,它是受热液体,流过所述的储存器并将第一流体与第二流体隔离开来;所述的装置使第二流体的输入端口和输出端口流体相通;所述的装置有呼吸通道向上延伸并安在所述的储存器的顶部壁上;所述的呼吸通道与所述的装置中的第二流体相通并与大气相连。
第一根连接管子,有一端与所述的热吸收器的输出端口相连,而另一端则与所述的流体加热和储热装置的第二流体的输入端口相连,其中所述的自循环装置的输入端口不低于所述的热吸收器的输出端口。这里所述的流体加热和储存装置的第二流体的输入端口不低于所述的热吸收器的第二流体的输出端口;
第二根管子,其一端连接到所述的流体加热和储存装置的输出端,而其另一端连接到所述的热吸收器的输入端口,这里所述的第二流体的输出端口不高于所述的热吸收器的输入端口。
根据本文的流体加热和储热装置,其中所述的呼吸通道,还包括:一根管子,其较低端在所述的液体加热和储热装置的顶部壁上,而较高的另一端有一个可移动的帽子,管子的边壁有一个洞,用于将容器内部液面上方的部分与大气相连;一套蒸汽冷凝片,例如铜片或银片,放置在所述的呼吸管内用于蒸汽的冷凝和冷凝液的回收。
根据本文的流体加热和储热装置,其中所述的第一流体是水而第二流体是防冻液。
根据本文的热吸收器是太阳能热吸收器。
根据本文的液体加热和储热装置,还有流体的输入口,用来供应冷的流体;流体的输出口,用来将热的流体供应给用户,以及一个压力释放阀和排污阀。
本发明还提供了一种热驱动的液体闭环自循环系统,其特征在于,包括:
一种热吸收器,有一个液体存储器充有导热介质,它是液体,有一个热吸收器输入端口和一个热吸收器的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种受热液体的自驱动泵,包括:
一种用于存储第二流体,它是受热液体,的封闭容器,它有壁将容器分为内部和外部空间,所述的部分内部空间充有第二流体,有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个输入端口和一个输出端口布置在所述的容器的壁上,输出端口和输入端口都在所述容器中的液面之下,而所述的输入端口不低于所述的输出端口;
一个呼吸通道布置在所述容器的壁上用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构;
一种流体加热和储热装置,包括:
一个第一流体储存器,所述的储存器有一个第一流体的输入端口,一个第一流体输出端口,第二流体输入端口和第二流体的输出端口;
一个装置布置在所述的流体储存器中,以便所述的第二流体,它是受热液体,流过所述的储存器并将第一流体与第二流体隔离开来;所述的装置使第二流体的输入端口和输出端口流体相通;其中所述的第二流体的输入口不低于输出口;
第一根连接管子,有一端与所述的热吸收器的输出端口相连,而另一端则与所述的自驱动泵的第二流体的输入端口相连,其中所述的自驱动泵的输入端口不低于所述的热吸收器的输出端口。
第二根管子,其一端连接到所述的自驱动泵第二流体的输出端,而其另一端连接到所述的流体加热和储热装置第二流体的输入端口,这里所述的第二流体的输出端口不低于输入端口。
第三根管子,其一端连接到所述的流体加热和储热装置的第二流体的输出端口;而其另一端则连接到所述的热吸收器的输入端口,这里所述的第二流体的输入端口不低于所述的热吸收器的第二流体的输出端口。
根据本文的热吸收器是太阳能热吸收器。
根据本文的流体加热和储热装置,其中所述的第一流体是水而第二流体是防冻液。
根据本文的液体加热和储热装置,还有流体的输入口,用来供应冷的流体;流体的输出口,用来将热的流体供应给用户,以及一个压力释放阀和排污阀。
本发明还提供了一种热驱动的液体闭环自循环系统,其特征在于,包括:
一种热吸收器,有一个液体存储器充有导热介质,它是液体,所述的液体存储器有一个热吸收器输入端口和一个热吸收器的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种受热液体的自驱动泵,包括:
一种用于存储第二流体,它是受热液体的,封闭容器,它有壁将容器分为内部和外部空间,所述的内部空间充有第二流体,有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个输入端口和一个输出端口布置在所述的容器的壁上,输出端口和输入端口都在所述容器中的液面之下,而所述的输入端口不低于所述的输出端口;
一个呼吸通道布置在所述容器的壁上用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构;
一种热交换器,包括:
第一流体的存储器,所述的存储器有第一流体输入端口,第一流体输出端口,第二流体输入端口和第二流体输出端口;
一个装置布置在所述的存储器中,以便第二流体,它是受热液体,流过所述的存储器并将第一流体与第二流体隔离开来;所述的装置使第二流体的输入端口和输出端口流体相连通并包含有一个热交换器;其中所述的热交换器的第二流体的输入端口不低于所述的热交换器第二流体的输出端口;
第一根连接管子,有一端与所述的热吸收器的输出端口相连,而另一端则与所述的自驱动泵的第二流体的输入端口相连,其中所述的自驱动泵的输入端口不低于所述的热吸收器的输出端口。
第二根管子,其一端连接到所述的自驱动泵第二流体的输出端,而其另一端连接到所述的热交换器第二流体的输入端口,这里所述的第二流体的输出端口不低于输入端口。
第三根管子,其一端连接到所述的热交换器的第二流体的输出端口;而其另一端则连接到所述的热吸收器的输入端口,这里所述的第二流体的输入端口不低于所述的热吸收器的第二流体的输出端口。
根据本文的热吸收器是太阳能热吸收器。
根据本文的热交换器,其中所述的第一流体是水而第二流体是防冻液。
附图说明
下面是本发明典型的一些具体实例附图:
图1是示意图,举例说明一个简单的闭环热驱动自循环系统;
图2是示意图,举例说明图1中的自驱动装置顶部所带的一种呼吸通道;
图3是示意图,举例说明一个图1中的自驱动装置顶部所带的另一种呼吸通道;
图4是示意图,举例说明一种没有热交换器的热驱动自循环系统;
图5是示意图,举例说明一种带有向大气开放的热交换器的热驱动自动循环系统;
图6和7是示意图,举例说明当处于太阳能热吸收器和热储存装置之间的相关位置时的两种热吸收器在屋顶的热驱动自动循环系统
图8是示意图,举例说明一种带有热交换器的热驱动自动循环系统。
具体实施方式
参考图1,举例说明了一个运行中的热驱动自循环系统。系统110包括一个热吸收器111,有一个液体存储器112充满着导热介质,它是液体113,所说的液体存储器有一个输入口115和输出口114,所述的输出口114不低于输入口115.
一个受热液体的自驱动泵121用于热吸收器111.受热液体的自驱动泵有一个封闭的容器1210用于盛放受热液体,它有一个壁将内外空间分开。其部分内部空间充有受热液体。从而其内部有一个在液面124上部的空气/蒸汽空间127。和一个较低的液体空间125在液面126之下。一个输入端口122和一个输出端口123布置在所述的容器的壁上,它们都位于容器中的液体表面126之下。同时输入端口不低于输出端口。
一个呼吸通道124布置在所述容器121的壁上,以便容器内部液面126上方的内部空气/蒸汽空间能与大气相连通。所述的呼吸通道124有一个液体和蒸汽的冷凝和回收装置,将在图2和图3中加以说明。
第一根管子131有一个端子1311与热吸收器111的输出端口114相连接。而131的另一端则与自驱动泵121的输入端口122相连接。所述的自驱动泵121的输入端122不低于所述的热吸收器111的输出端114。这是为了热驱动的液体能向上流入自驱动泵121。
第二根管子132的一端1321与自驱动泵121的输出端口123相连。而其另一端1322则连接到热吸收器121的输入端口115。图上示出,第二根管子132的顶部是高于热吸收器111而其底部是低于热吸收器111,而其中间部位是与热吸收器的位置高度相同。
图1中热吸收器111第一根管子131,自驱动泵121和第二根管子132共同组成了一受热液体的闭环回路。但热吸收器111受热之后受热液体趋于向上运动,而冷的液体则反向运动。当热的液体移动到自驱动泵121时在热吸收器111和管子132底部的冷的液体就跑上来补充。从而在系统110中产生一个动力。这样只要有吸热,系统的运行就能继续下去.
这个回路的例子说明:通过在热吸收器的顶部接入自驱动泵就有可能形成一个液体的闭合回路。在这个回路中热有可能被传到比加热器更高,更低或相同高度的地方而无需外加的动力泵。
参考图2举例说明了一个使用中的受热液体的自驱动泵121。这个泵包括一个封闭的容器2210用于存储受热液体。它有一个壁2211将其内外空间分开。其内部空间部分充填有受热液体,同时有在液体226之上的空气/蒸汽的空间227和在液面226之下的下部液体空间225。
一个输入端口222和输出端口223安排在封闭的容器210的壁2211之上。两者都在所述容器221的液面之下。同时所述的输入端口222不低于所述的输出端口223。所述呼吸通道的端口224是在所述容器221的壁2211上的一个连接装配口.它用于将液面226上的空气/蒸汽空间与大气相连接。所述的呼吸通道有一个液体和蒸汽的冷凝和回收机构229或是260,固定在装配口224之上。元件229是一根“N”型的管子。从容器221中溢出的蒸汽在这管子229中可能被冷凝,而冷凝液可能被临时存储在管子的较低部位2290。当驱动泵中的液体冷却时,容器中的负压力就可能将冷凝液吸回到容器221中。从而在闭环系统中的液体就能保持不变.当管子229的端口2292较高的时候这也是一个通道用来向闭环系统中添加液体。
另一种形式的液体蒸汽冷凝和回收机构260也可以安装在装配口224上。这里有一根透明的管子240带一个帽子243。一个洞244开在管子241的边壁上用于将空间227和大气相连通。一组蒸汽冷凝片,例如铜片,安放在呼吸管241中用于将蒸汽冷凝和回收到容器之中去。
参考图3,举例说明了另一种类型的呼吸通道321,一个封闭的容器3210用于存储受热的液体,它有一个壁3211用于将内外的空间分开。在内部的空间充填有部分的受热液体,同时有一个上部的空气/蒸汽空间327在液面326之上,和一个较低的液体空间325在液面326之下。一个输入端口322和一个输出口323安排在容器321的边壁3211之上。二者都在液面326之下。输入口322不低于输出口323。
一个呼吸通道324安在所述容器的壁上,用于将液面326上部的空间321与大气相连通。该呼吸通道有一个液体和蒸汽的冷凝和回收机构,它包括一个装配口324在所述容器的液面326之下的壁上。一根呼吸管329固定在所述的液面下的装配口324上。它的一端向上伸入空间327。这个呼吸管有一部分3290是在所述容器壁的外部,同时有一个弯曲的形状,例如U型。这是为了液体蒸汽的冷凝和冷凝的液体3290能临时的存储以及回收。这也如同图2中所介绍的。
参见图4,举例说明了一个运行中的闭环热驱动自循环系统。这个系统包括一个热吸收器411,一个液体加热和储存罐431和连接管子451和452。热吸收器411包括2个太阳能热吸收器412和416。热吸收器有一个液体槽412充满着导热媒质,它是液体413。液体槽412有输入口415和输出口414。输出口414不低于输入口415。
一个液体加热和储存装置431部分地充填有液体。装置设有受热液体的输入口432和输出口433。二者都位于装置中液面的下方。受热液体的输入口432不低于输出口433。一个呼吸通道437安装在储存装置431的壁上以便装置内部液面上的空气/蒸汽空间与大气相连通。这个呼吸通道也有一个液体和蒸汽的冷凝和回收装置如同在图2和图3中说明的。第一根管子451的一端4511连在热吸收器411的输出端口414。而其另一端4512连接到液体加热和储存装置431的输入端口432。输入端口432不低于热吸收器的输出端口414。第二根管子452的一端4521连接到液体加热和储存装置的输出端口,而另一端4522连接到热吸收器的输入端口415。
图4中,热吸收器411,管子415,储热装置431和管子452组成了一个受热液体的闭环回路,当太阳能热吸收器411接受了太阳能的热量,受热的液体趋向于向上移动,而冷的液体就反向移动。这种受热液体,这里是水,移动到水箱431,而在热吸收器411和管子452底部的冷的液体就前来补充这个空间。从而在系统410中产生了一个循环的动力使得系统能维持运行,只要有热量在加热,系统的运行就能自动继续下去.。
有时呼吸通道437也可以用一个泄压阀来代替,将它安装在储热装置431的装配口上。在这种情况下储热装置就成为一个压力罐。泄压阀就变成为一个呼吸通道。在这种压力罐中热的传输速度不如开放的储热罐那么好。另外安全也是一个值得考虑的问题,因为溢出的是高压气体和液体.同时泄压阀总是不断地开和关容易损坏。解决方案之一是在装配口434再安装一个不同动作压力的泄压阀作为安全阀,并对高压气体和液体加以防护。
如同一般的储热装置,上述的储热装置还有冷液体入口436,热液体出口435,排污阀439和保护阳极438。
参考图5,举例说明了一个运行中的热驱动自循环系统。这时太阳能热吸收器是安放在建筑的墙550外,而储存装置531是放在不会冷冻的室内。热吸收器510有一个兽液槽513充满了导热媒质,它是一种液体。储液槽513有一个输入口515和输出口514.514不低于515。
一个流体加热和储存装置531,它有一个第一流体的储存罐,所述的流体是水,一个输入口536,一个第一流体输出口535,一个第二流体的入口541和出口542。这个储存装置还有一个装置540安装在储存装置531之中,用于第二流体(这第二流体也是液体),流过储存装置又跟第一流体相隔离。这个装置与第二流体的输入口532和输出口533液体相连。它是一个热交换器540。这个热交换器540有一个呼吸通道向上延伸,而其端口安置在储存装置531顶部的壁5311之上。这个呼吸通道将热交换器中的液体与大气相连通。
第一根管子545的一端连到热吸收器511的输出端子5452,而另一端5451连到流体加热和储存装置531的第二流体的输入端口532。532不低于5452。第二根管546的一端5461连接到第二种液体的出口533,而另一端口5462则接到热吸收器511的输入端515。
在图5中热吸收器511,管子545,热交换器540和管子446组成了一个闭环的受热液体回路。当太阳能热吸收器511吸收了太阳能的热量。受热的液体趋于向上移动,而冷的液体则相反。当受热的液体流入流体加热和储存装置531的热交换器540,在热吸收器541和管子546底部的液体就向上运动来补充这个空间。因而在系统510中就产生了一个循环的动力,使得系统只要有热量就能维持运行。热交换器(这个例子是一个带翅片的管子)将第二流体中的热量传给储热装置中的第一流体,与此同时冷却后的液体又回到热吸收器中继续加热。从而完成了一个热传输的过程。在这个例子中尽管闭环回路是开放的,但第一流体的回路却是封闭的和承压的。
同样流体加热和储存装置531有冷液体的输入口536,热液体的出口535,排污阀539和保护阳极538。
参考图6,举例说明了运行中的闭环的热驱动液体自循环系统610。这个例子使用了热驱动泵621,而太阳能热吸收器则是安装在建筑的屋顶651。
这个系统包括了太阳能热吸收器611,热驱动泵621和一个带有热交换器640的储热装置631,以及连接管子。
这里的太阳能热吸收器有一个储液槽613充满了导热媒质,它是一种液体。液体槽613有一个输入口615和输出口614。输出口614不低于输入口615。
受热液体的自驱动泵621有一个封闭的容器6210用于存储加热的第二液体,这里是防冻液。自驱动泵621有一个壁将内部和外部的空间分开。这个内部空间部分地充有第二液体,同时有一个上部的空气/蒸汽空气627。它在液面626之上。它还有一个较低的液体空间625是在液面626之下。
一个输入口622和一个输出口623布置在容器的壁上。输入口622和输出口633都在所述容器621的液面626之下。这里输入口622不低于输出口623。一个呼吸通道624装在容器的壁上用于将液面之上的空气/蒸汽空气627和大气相连接。呼吸通道624有一个液体蒸汽的冷凝和回收机构在图中没有示出。关于呼吸通道的详细结构已在图2和图3中作了详细讨论。
流体加热和储存装置631有一个第一流体的储存罐6312。这个储存装置有一个第一流体的输入端口636和第一流体的输出端口635,第二流体的输入端口632和输出端口633以及一套热交换器640安装在储热装置631中。使第二流体能流过储热装置631,但又与第一流体隔离。这个热交换器使第二流体的输入端口和输出端口液体相通。这里输入端口632不低于输出端口633。
第一根管子648的一端6482连接到热吸收器611的输出端口,其另一端6481则接到自驱动泵621的第二液体输入端口622。热吸收器611的输出端口611不高于自驱动泵621的第二液体输入端口622。第二根管子649的一端6451连到自驱动泵521的第二流体出口625,而其另一端6492则接到流体加热和储存装置631的第二流体的入口632。自驱动泵621的出口623不低于流体加热和储存装置631的入口632。第3根管子647的一个端子6471接到流体加热和储存装置631的第二流体出口633。而其另一端6472则接到太阳能热吸收器611的输入口615.622不高于615。
图6中热吸收器611,管子648,自驱动泵621,管子649,流体加热和储存装置631以及管子647组成了一个加热液体的闭环回路。当太阳能热吸收器611接收到太阳能热量后,受热的液体趋向于向上运动,而冷的液体则向下。这个例子受热的液体是水,它就往流体加热和储存装置631移动,而在热吸收器611和管子647底部的水就向上移动来补充热水流走后留下的空间。从而在系统610中产生了一个液体循环的动力,只要有阳光,这个循环就能继续。
参见图7,举例说明了一个工作中的热驱动液体自循环系统710。将图7与图6比较,区别仅在于建筑的屋顶651被建筑的墙壁7501所代替。在图6中太阳能热吸收器是高于流体加热和储热装置631。但在图7中,热吸收器710则是和流体加热和储存装置731在一个高度水平上。这里的储热装置731有电加热器745和746。它们都是可选装置,但在图中没有划出来。
如果比较一下图6和图7,并且将元件的一个字母从6换成7,就很容易理解,它们是如何工作的,在此不再赘述。
参见图8,举例说明了一个热驱动自循环的闭环液体系统810。这个系统包括一个外设的热交换器而没有流体加热和储存装置。这是用于工程上当流体加热和储存装置没有安装内置热交换器的时候使用。
这个系统包括一个热吸收器811,一个自驱动泵821,一个热交换器831和连接管子861,862和863。
热吸收器811有一个液体槽在隔热材料中而没有在图8中画出。液体槽中充满导热介质,这里是防冻液。所述的液体槽有一个输入端口815和输出端口614.814不低于815。
自驱动泵821与以前讨论的相同,它有一个呼吸通道如图3中说明的一样。
热交换器包含下列元件:一个第一流体的容器8310。它有一个第一流体的输入841,输出口842。第二流体的输入口832和输出口833。一个元件840安装在容器8310中用于第二流体,它是液体,流过装置8310并与第一流体相隔离。这个元件将使第二流体的输入口832和输出口833液体相连通。热交换器831的第二流体的输入端口841不低于输出端口842。
第一根管子862,第二根管子863和第3根管子861将热吸收器811,自驱动泵821和热交换器831连接起来并组成一个热驱动的闭环液体自动循环系统。如同在图6中说明的一样,这里有一个动力来驱动第二液体同时将热从热吸收器811输到热交换器631中的第一流体。
根据上文描述,我们看到有可能在一个闭环回路中将被加热的液体进行循环而无须外部动力和传送泵。在热吸收器中所吸收的热能可以被传送到比该热吸收器较高的、较低的或等高度的位置。在热能行业,尤其是在太阳能热水行业中,上述结果正是人们所希望的。
其它的一些变化对于本领域技术人员来说是显而易见的,这都属于本发明要求的保护范围之中。
Claims (18)
1.一种与液体热吸收装置一起使用的受热液体的热驱动自循环装置,包括:
一种用于存储受热液体的封闭容器,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个受热液体的输入端口和一个受热液体的输出端口布置在所述的封闭容器的壁上,其中所述的受热液体的输出端口和输入端口在所述封闭容器中的液面之下,而所述的受热液体的输入端口不低于所述的受热液体的输出端口;
一个呼吸通道用于将封闭容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构;
其中所述呼吸通道的一端口是在所述封闭容器的壁上的一个连接装配口。
2.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,其特征在于,还包括:
一种第一流体的储存器;
所述第一流体的储存器包括第一流体的输入端口、第一流体的输出端口;
所述受热液体的输出端口是第二流体的输出端口、所述受热液体的输入端口是第二流体的输入端口;
所述的封闭容器布置在所述第一流体的储存器中,以便呈所述受热液体形式的第二流体流过所述的封闭容器并将第一流体与第二流体隔离开来、并使第二流体的输入端口和第二流体的输出端口流体相通并包含有一个热交换器;和
所述的呼吸通道与所述的受热液体的热驱动自循环装置中的第二流体相通,且向上延伸并安装在所述第一流体的储存器的顶部壁上。
3.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,其特征在于,其中所述的封闭容器,从下列一组选择其中之一:
受热液体自驱动泵的封闭容器;和
装有受热液体的流体储存装置,所述的呼吸通道安装在所述的流体储存装置的壁上,所述的受热液体输入端口高于所述的受热液体输出端口。
4.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,其中所述的封闭容器由下列一组选择其中之一:
隔热的容器,
透明的容器,和
真空容器。
5.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,其中所述的呼吸通道包括:
在容器壁上的所述装配口,位于容器的液面之上;一个管子,其较低的一端安在所述封闭容器的壁上,而其另一端带有一个可移动的盖子;所述的管子的壁上有一个洞用于将封闭容器内液面上的空间与大气相连,一套蒸汽的冷凝片,放置在所述的管子内,用于蒸汽的冷凝和冷凝液的回收。
6.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,还有流体的输入口,用来供应冷的流体;流体的输出口,用来将热的流体供应给用户;以及一个压力释放阀和排污阀。
7.根据权利要求1所述的热驱动自循环装置,其中所述的呼吸通道替换为一个压力释放阀,从而所述的热驱动自循环装置是压力容器。
8.一种热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,包括:
一种充有导热介质的液体热吸收装置,有一个热吸收装置输入端口和一个热吸收装置输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种受热液体的热驱动自循环装置,包括:
一种用于存储受热液体的封闭容器,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个受热液体的输入端口和一个受热液体的输出端口布置在所述的封闭容器的壁上,其中受热液体的输出端口和受热液体的输入端口在所述封闭容器中的液面之下,而所述的受热液体的输入端口不低于所述的受热液体的输出端口;
一个呼吸通道用于将封闭容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构;
第一根管子,有一端与所述的热吸收装置输出端口相连,而另一端则与所述的热驱动自循环装置的受热液体的输入端口相连,其中所述的热驱动自循环装置的输入端口不低于所述的热吸收装置输出端口;和
第二根管子,其一端连接到所述的热驱动自循环装置的受热液体输出端口,另一端连接到所述的热吸收装置的输入端口。
9.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,还包括:
第二根管子的一端连接到所述的热驱动自循环装置,这是自驱动泵的受热液体的输出端口,其另一端连接在所述的热吸收装置的输入端口,所述的第二根管子包括三个连续的部分,与所述的液体热吸收装置的位置相比,所述的三个连续的部分分别位于较高,较低和在同一水平上。
10.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,还包括:
第二个液体输入端口和第二个液体输出端口布置在所述封闭容器的壁上。
11.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,所述的热驱动的闭环液体自循环系统还包括一种第一流体的储存装置,所述的第一流体的储存装置包括,
一个第一流体的输入端口;
一个第一流体的输出端口;
所述受热液体的输出端口是第二流体的输出端口、所述受热液体的输入端口是第二流体的输入端口;
所述的受热液体的热驱动自循环装置布置在所述的第一流体储存装置中,以便呈所述的受热液体形式的第二流体流过所述的封闭容器并将第一流体与第二流体隔离开来;并使第二流体的输入端口和第二流体的输入端口输出端口流体相通并包含有一个热交换器;和
所述的呼吸通道与所述的热驱动自循环装置中的第二流体相通,且向上延伸并安装在所述第一流体的储存装置的顶部壁上。
12.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其中所述的封闭容器由下列一组选择其中之一:
隔热的容器;
透明的容器;和
真空容器。
13.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其中所述的呼吸通道包括:
在容器壁上的装配口,位于容器的液面之上;一个管子,其较低的一端安在所述封闭容器的壁上,而其另一端带有一个可移动的盖子;所述的管子的壁上有一个洞用于将封闭容器内液面上的空间与大气相连;一套蒸汽的冷凝片,放置在所述的管子内,用于蒸汽的冷凝和冷凝液的回收。
14.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其中所述的热吸收装置由下列一组中选择:
太阳能热吸收装置,和
隔热的加热器。
15.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,还有流体的输入口,用来供应冷的流体;流体的输出口,用来将热的流体供应给用户;以及一个压力释放阀和排污阀。
16.根据权利要求8所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其中所述的呼吸通道替换为一个压力释放阀,从而所述的热驱动自循环装置是压力容器。
17.一种热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,包括:
一种充有导热介质的液体热吸收装置,有一个热吸收装置的输入端口和一个热吸收装置的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种受热液体的热驱动自循环装置,包括:
一种用于存储受热液体的封闭容器,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个受热液体的输入端口和一个受热液体的输出端口布置在所述的封闭容器的壁上,其中所述的受热液体的输出端口和受热液体的输入端口在所述封闭容器中的液面之下,而所述的受热液体的输入端口不低于所述的受热液体的输出端口;
一个呼吸通道用于将封闭容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构,其中所述呼吸通道的一端口是在所述封闭容器的壁上的一个连接装配口;和
一种流体储存装置,其中包括:
一个第一流体储存器,所述的第一流体储存器有一个第一流体的输入端口,一个第一流体的输出端口,第二流体的输入端口和一个第二流体的输出端口;
一个布置在所述的流体储存装置中的装置,以便成受热液体形式的第二流体流过该装置并将第一流体与第二流体隔离开来、并使第二流体的输入端口和第二流体的输出端口流体相通;
这里所述的第一流体储存器的第二流体的输入端口不低于所述的第一流体储存器的第二流体的输出端口;
第一根管子,有一端与所述的热吸收装置的输出端口相连,而另一端则与所述的自循环装置的受热液体的输入端口相连,其中所述的自循环装置的输入端口不低于所述的热吸收装置的输出端口;
第二根管子,其一端连接到呈自驱动泵形式的所述的热驱动自循环装置的受热液体的输出端口,而其另一端连接到所述的第一流体储存器的第二流体的输入端口,这里所述的自驱动泵的受热液体的输出端口不低于所述的第一流体储存器的第二流体的输入端口;和
第三根管子,其一端连接到所述的第一流体储存器的第二流体的输出端口;而其另一端则连接到所述的热吸收装置的输入端口。
18.一种热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,包括:
一种充有导热介质的液体热吸收装置,有一个热吸收装置输入端口和一个热吸收装置的输出端口,所述的输入端口不高于输出端口;
一种受热液体的热驱动自循环装置,包括:
一种用于存储受热液体的封闭容器,它有一个液面之上的上部的空气/蒸汽空间和一个液面之下的液体空间;
一个受热液体的输入端口和一个受热液体的输出端口布置在所述的封闭容器的壁上,其中所述的受热液体的输出端口和受热液体的输入端口在所述封闭容器中的液面之下,而所述的受热液体的输入端口不低于所述的受热液体的输出端口;
一个呼吸通道用于将容器的液面之上的内部空气/蒸汽空间与大气持续地相连通,所述的呼吸通道包括一种液体和蒸汽的冷凝和回收机构,其中所述呼吸通道的一端口是在所述封闭容器的壁上的一个连接装配口;
所述的热驱动的闭环液体自循环系统,其特征在于,还包括:
一种热交换器,包括:
第一流体的存储器,所述的存储器有第一流体输入端口,第一流体输出端口,第二流体的输入端口和第二流体的输出端口;
一个布置在所述的存储器中的装置,以便呈受热液体形式的第二流体流过该装置并将第一流体与第二流体隔离开来、并使第二流体的输入端口和第二流体的输出端口流体相连通;其中所述的第二流体的输入端口不低于所述的第二流体的输入端口;
第一根管子,有一端与所述的热吸收装置的输出端口相连,而另一端则与呈自驱动泵形式的所述的自循环装置的受热液体的输入端口相连,其中所述的自循环装置的输入端口不低于所述的热吸收装置的输出端口;
第二根管子,其一端连接到呈自驱动泵形式的所述的热驱动自循环装置的受热液体的输出端口,而其另一端连接到所述的热交换器的第二流体的输入端口,这里所述的自驱动泵的受热液体的输出端口不低于所述的热交换器的第二流体的输入端口;
第三根管子,其一端连接到所述的热交换器的第二流体的输出端口;而其另一端则连接到所述的热吸收装置的输入端口,其中所述的热吸收装置的输入端口不低于所述的热吸收装置的所述的第二流体的输出端口。
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