CN105783333A - 一种泵热方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泵热方法及其系统，所述的泵热方法包括热力循环A和热力循环B，用高温热源作为推动力形成热力循环A，利用所述热力循环A的动力单元工质出口排出的工质的热量和/或利用所述热力循环A的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B，所述热力循环B自环境吸热，所述热力循环B对所述热力循环A中进入加热过程或进入压缩燃烧过程前的工质进行加热。本发明所述的泵热方法及其系统不仅可以有效地利用燃料的高品位能量，而且可以有效地提高吸热温度和供热温度之间的温差。
Description
技术领域
本发明涉及热能及动力领域，尤其涉及一种泵热方法及其系统。
背景技术
供冷或供热系统对工、农业生产和生活具有重要作用，但是传统的这类系统均对燃料中的高品位能量利用不足，不仅如此，由于现有制冷剂温度范围的限制，使传统系统要么吸热温度低，要么需要多级制冷循环串联工作。因此，需要发明一种新型的泵热方法及其系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
方案1：一种泵热方法，利用高温热源作为推动力形成热力循环A，利用所述热力循环A的动力单元工质出口排出的工质的热量和/或利用所述热力循环A的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B，所述热力循环B自环境吸热，所述热力循环B对所述热力循环A中进入加热过程或进入压缩燃烧过程前的工质进行加热。
方案2：一种应用方案1所述泵热方法的系统，所述热力循环A设为朗肯循环，所述热力循环B设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器工质入口处设加热器，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器对所述加热器传热，在所述高温汽化器上设置供热流体出口。
方案3：一种应用方案1所述泵热方法的系统，所述热力循环A设为朗肯循环，所述热力循环B设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器，在所述朗肯循环的高温汽化器工质入口处设加热器，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器对所述加热器传热，在所述高温汽化器上设置供热流体出口。
方案4：一种应用方案1所述泵热方法的系统，所述热力循环A设为朗肯循环，所述热力循环B设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器工质入口处设加热器，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器对所述加热器传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元，在所述多级膨胀单元的至少一个级间设置供热流体出口。
方案5：一种应用方案1所述泵热方法的系统，所述热力循环A设为朗肯循环，所述热力循环B设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器，在所述朗肯循环的高温汽化器工质入口处设加热器，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器对所述加热器传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元，在所述多级膨胀单元的至少一个级间设置供热流体出口。
方案6：一种应用方案1所述泵热方法的系统，所述热力循环A设为内燃热力循环，所述热力循环B设为压缩式闭式热泵系统，所述内燃热力循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，在所述内燃热力循环的空气入口处设加热器，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器对所述加热器传热，所述内燃热力循环的排气设为供热热源。
本发明中，所谓的“高温热源”是指在循环系统内温度最高的热源，包括内燃燃烧室、外燃燃烧室、锅炉、太阳能加热器等。
本发明中，所谓的“射流泵”是指包括动力流体入口、被移动流体入口和流体出口的，在动力流体入口流出的流体的作用下可将被移动流体从被移动流体入口引入并从流体出口送出的装置，例如动力流体入口设置在喉口中心线上的射流泵、波瓣喷管射流泵和动力流体出口设在管壁上的气体放大器等。
本发明中，所谓的“动力单元工质出口”是指产生动力的单元的工质出口，包括单级动力单元和多级动力单元的最终工质出口和多级动力单元的级间工质出口。
本发明中，说明书附图中的W代表功，Q代表热量。
本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但又是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。
本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20％左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20％左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。
本发明的有益效果如下:本发明所述的泵热方法及其系统不仅可以有效地利用燃料的高品位能量，而且可以有效地提高吸热温度和供热温度之间的温差。
附图说明
图1：本发明实施例1的结构示意图；
图2：本发明实施例2的结构示意图；
图3：本发明实施例3的结构示意图；
图4：本发明实施例4的结构示意图；
图5：本发明实施例5的结构示意图；
图6：本发明实施例6的结构示意图；
图7：本发明实施例7的结构示意图；
图8：本发明实施例8的结构示意图；
图中：1热力循环A，2热力循环B，3高温热源，101高温汽化器,102加热器,103供热流体出口,104膨胀机构排热器，105汽化器,201制冷排热器,202射流泵。
具体实施方式
实施例1
一种泵热方法，如图1所示，利用高温热源3作为推动力形成热力循环A1，利用所述热力循环A1的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B2，所述热力循环B2自环境吸热，所述热力循环B2对所述热力循环A1中进入加热过程前的工质进行加热，所述热力循环A1为闭式循环。
作为可变换的实施方式，实施例1还可选择性地选择利用所述热力循环A1的动力单元工质出口排出的工质的热量作为推动力形成热力循环B2；或利用所述热力循环A1的动力单元工质出口排出的工质的热量和利用所述热力循环A1的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B2。
实施例2
一种泵热方法，如图2所示，利用高温热源3作为推动力形成热力循环A1，利用所述热力循环A1的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B2，所述热力循环B2自环境吸热，所述热力循环B2对所述热力循环A1中进入压缩燃烧过程前的工质进行加热，所述热力循环A1为开放式循环。
作为可变换的实施方式，实施例2可选择性地选择利用所述热力循环A1的动力单元工质出口排出的工质的热量作为推动力形成热力循环B2；或利用所述热力循环A1的动力单元工质出口排出的工质的热量和利用所述热力循环A1的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B2。
实施例3
一种泵热方法，利用高温热源3作为推动力形成热力循环A1，利用所述热力循环A1的动力单元工质出口排出的工质的热量所产生的动力作为推动力形成热力循环B2，所述热力循环B2自环境吸热，所述热力循环B2对所述热力循环A1中进入加热过程前的工质进行加热。
具体实施时，如图3所示，热力循环A1排出的工质通过汽化器105将所述热力循环B2内的工质汽化形成动力蒸汽，利用射流泵202的引射作用将被引射流体汽化并从环境中吸热，引射后的工质将所吸热量以热交换的形式将热量传递给所述热力循环A1，最终将热量泵送到用热端。
上述泵热方法均是通过所述热力循环A和所述热力循环B的作用将热从低温热源供送到需要用热端，以此来高效地利用燃料中的高品位的能量。
实施例4
一种应用如实施例1所述泵热方法的系统，如图4所示，所述热力循环A1设为朗肯循环，所述热力循环B2设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器101工质入口处设加热器102，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器201对所述加热器102传热，在所述高温汽化器101上设置供热流体出口103。
作为可变换的实施方式，实施例4可选择性地选择使所述压缩式闭式热泵系统自余热热源吸热，或使所述压缩式闭式热泵系统同时自环境和余热热源吸热。可再进一步使所述压缩式闭式热泵系统吸收所述热力循环A1的余热。
实施例5
一种应用如实施例1所述泵热方法的系统，如图5所示，所述热力循环A1设为朗肯循环，所述热力循环B2设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器104，在所述朗肯循环的高温汽化器101工质入口处设加热器102，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境吸热后再自所述膨胀机构排热器104吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器201对所述加热器102传热，在所述高温汽化器101上设置供热流体出口103。
作为可变换的实施方式，本实施例5可选择性地选择使所述压缩式闭式热泵系统自余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器104吸热，或所述压缩式闭式热泵系统自环境和余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器104吸热。
实施例6
一种应用实施例1所述泵热方法的系统，如图5所示，所述热力循环A1设为朗肯循环，所述热力循环B2设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器101工质入口处设加热器102，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器201对所述加热器102传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元105，在所述多级膨胀单元105的至少一个级间设置供热流体出口103。
作为可变换的实施方式，实施例6可选择性地选择使所述压缩式闭式热泵系统自余热热源吸热，或使所述压缩式闭式热泵系统同时自环境和余热热源吸热。可再进一步使所述压缩式闭式热泵系统吸收所述热力循环A1的余热。
实施例7
一种应用实施例1所述泵热方法的系统，如图7所示，所述热力循环A1设为朗肯循环，所述热力循环B2设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器104，在所述朗肯循环的高温汽化器101工质入口处设加热器102，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境后再自所述膨胀机构排热器104吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器201对所述加热器102传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元105，在所述多级膨胀单元105的至少一个级间设置供热流体出口103。
作为可变换的实施方式，本实施例7可选择性地选择使所述压缩式闭式热泵系统自余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器104吸热，或所述压缩式闭式热泵系统自环境和余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器104吸热。
实施例8
一种应用如实施例1所述泵热方法的系统，所述热力循环A1设为内燃热力循环，所述热力循环B2设为压缩式闭式热泵系统，所述内燃热力循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，在所述内燃热力循环的空气入口处设加热器102，所述压缩式闭式热泵系统自环境吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器201对所述加热器102传热，所述内燃热力循环的排气设为供热热源。
作为可变换的实施方式，实施例8可选择性地选择使所述压缩式闭式热泵系统自余热热源吸热，或使所述压缩式闭式热泵系统同时自环境和余热热源吸热。可再进一步使所述压缩式闭式热泵系统吸收所述热力循环A1的余热。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种泵热方法，其特征在于：利用高温热源(3)作为推动力形成热力循环A(1)，利用所述热力循环A(1)的动力单元工质出口排出的工质的热量和/或利用所述热力循环A(1)的动力单元所产生的动力作为推动力形成热力循环B(2)，所述热力循环B(2)自环境吸热，所述热力循环B(2)对所述热力循环A(1)中进入加热过程或进入压缩燃烧过程前的工质进行加热。
2.一种应用如权利要求1所述泵热方法的系统，其特征在于：所述热力循环A(1)设为朗肯循环，所述热力循环B(2)设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器(101)工质入口处设加热器(102)，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器(201)对所述加热器(102)传热，在所述高温汽化器(101)上设置供热流体出口(103)。
3.一种应用如权利要求1所述泵热方法的系统，其特征在于：所述热力循环A(1)设为朗肯循环，所述热力循环B(2)设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器(104)，在所述朗肯循环的高温汽化器(101)工质入口处设加热器(102)，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器(104)吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器(201)对所述加热器(102)传热，在所述高温汽化器(101)上设置供热流体出口(103)。
4.一种应用如权利要求1所述泵热方法的系统，其特征在于：所述热力循环A(1)设为朗肯循环，所述热力循环B(2)设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的高温汽化器(101)工质入口处设加热器(102)，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器(201)对所述加热器(102)传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元(105)，在所述多级膨胀单元(105)的至少一个级间设置供热流体出口(103)。
5.一种应用如权利要求1所述泵热方法的系统，其特征在于：所述热力循环A(1)设为朗肯循环，所述热力循环B(2)设为压缩式闭式热泵系统，在所述朗肯循环的膨胀机构的工质出口处设膨胀机构排热器(104)，在所述朗肯循环的高温汽化器(101)工质入口处设加热器(102)，所述朗肯循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热后再自所述膨胀机构排热器(104)吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器(201)对所述加热器(102)传热，所述朗肯循环的膨胀单元设为多级膨胀单元(105)，在所述多级膨胀单元(105)的至少一个级间设置供热流体出口(103)。
6.一种应用如权利要求1所述泵热方法的系统，其特征在于：所述热力循环A(1)设为内燃热力循环，所述热力循环B(2)设为压缩式闭式热泵系统，所述内燃热力循环对所述压缩式闭式热泵系统输出动力，在所述内燃热力循环的空气入口处设加热器(102)，所述压缩式闭式热泵系统自环境和/或余热热源吸热，所述压缩式闭式热泵系统的制冷排热器(201)对所述加热器(102)传热，所述内燃热力循环的排气设为供热热源。
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