CN213063681U - 一种空气能发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气能发电机，所述空气能发电机包括两条发电回路，具体包括压缩机、气动马达发电机组、第一套管式热交换器、第二套管式热交换器、液体加压泵、水轮发电机组、第一毛细管和第二毛细管，所述水轮发电机组与压缩机、第一套管式热交换器、第二毛细管和第二套管式热交换器形成第一发电回路，所述气动马达发电机组与第二套管式热交换器、液体加压泵、第一毛细管和第一套管式热交换器形成第二发电回路。本实用新型设置两个发电机，通过冷媒形态变化，对空气中的能量进行收集转换为电能，该装置应用范围广，发电效率高，可直接对空气中的能量回收利用，输出电能远大于压缩机消耗电能。

Description

一种空气能发电机

技术领域

本实用新型属于发电机技术领域，尤其涉及一种空气能发电机。

背景技术

空气能，即空气中所蕴含的低品位热能，又称空气源。能量守恒定律告诉我们能量不会凭空产生，也不会凭空消失。但是根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体传到高温物体而不产生其他变化。空气能虽然取之不尽用之不竭，但是，如需将空气中吸收能量传到高温环境，需要消耗电能或热能，这项技术叫做空气源热泵。空气源热泵具有很高的电热转换效率，最高可达到百分之四百，因此空气能被人们越来越重视并一直想尽办法加以开发利用，但是，现有的压缩机设备和冷媒材料限制了空气源热泵产生的最高温度，使其很难在大型发电机组中使用，因此本实用新型将空气源热泵用在一个小型的发电设备上，在空气源热泵能够达到的最高温度范围内最大限度将热能转化为电能。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种空气能发电机，其设置两个发电机，通过冷媒形态变化，对空气中的能量进行收集转换为电能，该装置应用范围广，发电效率高，可直接对空气中的能量回收利用，输出电能远大于压缩机消耗电能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种空气能发电机，所述空气能发电机包括两条发电回路，具体包括压缩机、气动马达发电机组、第一套管式热交换器、第二套管式热交换器、液体加压泵、水轮发电机组、第一毛细管和第二毛细管，所述水轮发电机组与压缩机、第一套管式热交换器、第二毛细管和第二套管式热交换器形成第一发电回路，所述气动马达发电机组与第二套管式热交换器、液体加压泵、第一毛细管和第一套管式热交换器形成第二发电回路。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

1.上述方案中，所述第一套管式热交换器包括第一套管式热交换器套管和位于第一套管式热交换器套管内部的第一套管式热交换器内管，所述第二套管式热交换器包括第二套管式热交换器套管和位于第二套管式热交换器套管内部的第二套管式热交换器内管，所述压缩机的出口端通过管道连接在第一套管式热交换器套管一端，所述第一套管式热交换器套管另一端连接有第二毛细管，所述第二毛细管的出口端通过管道连接在水轮发电机组上，所述水轮发电机组的出口处通过管道连接在第二套管式热交换器套管一端，所述第二套管式热交换器套管另一端通过管道连接在压缩机的入口端，所述压缩机、第一套管式热交换器套管、第二毛细管、水轮发电机组和第二套管式热交换器套管形成一条循环通道，此通道内灌注有第一冷媒。

2.上述方案中，所述气动马达发电机组的出口端通过管道连接在第二套管式热交换器内管一端，所述第二套管式热交换器内管另一端连接在液体加压泵的输入端，所述液体加压泵的输出端连接有第一毛细管，所述第一毛细管的出口直接连接在第一套管式热交换器内管一端，所述第一套管式热交换器内管的另一端连接在气动马达发电机组的入口端，所述气动马达发电机组、第二套管式热交换器内管、液体加压泵、第一毛细管和第一套管式热交换器内管形成一条循环通道，此通道内灌注有第二冷媒。

3.上述方案中，所述两条发电回路采用同一第一套管式热交换器和同一第二套管式热交换器。

4.上述方案中，所述气动马达发电机组与压缩机电性连接，连接通路上设有发电机给电开关。

5.上述方案中，所述第一套管式热交换器内管的入口端高于第一套管式热交换器盘管的上表面。

6.上述方案中，所述气动马达发电机组的安装高度高于第二套管式热交换器上表面。

7.上述方案中，所述第一套管式热交换器采用套管式螺旋盘管第一套管式热交换器，所述第二套管式热交换器采用套管式盘管第二套管式热交换器。

8.上述方案中，所述压缩机上外接有电源。

9.上述方案中，所述第一冷媒采用R22，第二冷媒采用R410A。

10.上述方案中，所述第一套管式热交换器和气动马达发电机组上面有隔热保温层，最大限度的减少热损耗。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型空气能发电机，其设置两个发电机，通过冷媒形态变化，对空气中的能量进行收集转换为电能，该装置应用范围广，发电效率高，可直接对空气中的能量回收利用，输出电能远大于压缩机消耗电能。

2、本实用新型空气能发电机，其在液体加压泵出口设置毛细管，两者配合实现了气动马达发电机组的大功率发电。

3、本实用新型空气能发电机，其采用完全闭合的逆向回路循环，可以对两种冷媒的能量最大限度的回收利用，减少能量损耗。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图。

图中：1、压缩机；2、气动马达发电机组；3、第一套管式热交换器；31、第一套管式热交换器套管；32、第一套管式热交换器内管；4、第二套管式热交换器；41、第二套管式热交换器套管；42、第二套管式热交换器内管；5、液体加压泵；6、水轮发电机组；7、发电机给电开关；8、第一毛细管；9、第二毛细管。

具体实施方式

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：一种空气能发电机，所述空气能发电机包括两条发电回路，所述两条发电回路采用同一第一套管式热交换器3和同一第二套管式热交换器4，具体包括压缩机1、气动马达发电机组2、第一套管式热交换器3、第二套管式热交换器4、液体加压泵5、水轮发电机组6、第一毛细管8和第二毛细管9，所述水轮发电机组6与压缩机1、第一套管式热交换器3、第二毛细管9和第二套管式热交换器4形成第一发电回路，所述气动马达发电机组2与第二套管式热交换器4、液体加压泵5、第一毛细管8和第一套管式热交换器3形成第二发电回路。

所述第一套管式热交换器3包括第一套管式热交换器套管31和位于第一套管式热交换器套管31内部的第一套管式热交换器内管32，所述第二套管式热交换器4包括第二套管式热交换器套管41和位于第二套管式热交换器套管41内部的第二套管式热交换器内管42，所述第一套管式热交换器3采用套管式螺旋盘管第一套管式热交换器，所述第二套管式热交换器4采用套管式盘管第二套管式热交换器，安装时，所述第一套管式热交换器内管32的入口端高于第一套管式热交换器3盘管的上表面，利用重力分离原理将气液分离，高压气体在上面；所述气动马达发电机组2的安装高度高于第二套管式热交换器4上表面，同样利用重力分离原理将气液分离；

第一发电回路如下：所述压缩机1的出口端通过管道连接在第一套管式热交换器套管31一端，所述第一套管式热交换器套管31另一端连接有第二毛细管9，所述第二毛细管9的出口端通过管道连接在水轮发电机组6上，所述水轮发电机组6的出口处通过管道连接在第二套管式热交换器套管41一端，所述第二套管式热交换器套管41另一端通过管道连接在压缩机1的入口端，所述压缩机1、第一套管式热交换器套管31、第二毛细管9、水轮发电机组6和第二套管式热交换器套管41形成一条循环通道，此通道内灌注有第一冷媒，第一冷媒采用R22，沸点为-40℃；

第一冷媒进入压缩机1，压缩机将第一冷媒压缩成高温高压液体，进入第一套管式热交换器套管31中，由于第一套管式热交换器内管32中灌注有第二冷媒，第一冷媒与第二冷媒进行热交换，热能被第二冷媒吸收走后变成低温高压液体，进入第二毛细管9，从第二毛细管9出来的液体压强会变大，增加了第一冷媒液体的流速，即动能增大，直接推动水轮发电机组6叶轮转动，转动过程中第一冷媒液体的流动动能转换成电能，这个时候第一冷媒液体变成了低温低压液体从水轮发电机组6流出进入第二套管式热交换器4，位于第二套管式热交换器套管41中低温低压的第一冷媒吸收位于第二套管式热交换器内管42中第二冷媒的热能和空气中的热能变成低于外界温度的低压气体，进入压缩机1，压缩机1将第一冷媒压缩成高温高压液体，再次进入第一套管式热交换器3中，这个时候的高温高压液体中包含有从空气中吸收的大量热能、从第二冷媒中吸收的热能和压缩机工作时将电能转换成机械能后再转变成的热能，三种能量聚集在一起进入第一套管式热交换器套管31中，含有大量热能的第一冷媒被第二冷媒吸收第二冷媒变成高温高压气体，第一冷媒热能被吸收走后变成低温高压液体，进入第二毛细管9，形成循环。

第二发电回路如下：所述气动马达发电机组2的出口端通过管道连接在第二套管式热交换器内管42一端，所述第二套管式热交换器内管42另一端连接在液体加压泵5的输入端，所述液体加压泵5的输出端连接有第一毛细管8，所述第一毛细管8的出口直接连接在第一套管式热交换器内管32一端，所述第一套管式热交换器内管32的另一端连接在气动马达发电机组2的入口端，所述气动马达发电机组2、第二套管式热交换器内管42、液体加压泵5、第一毛细管8和第一套管式热交换器内管32形成一条循环通道，此通道内灌注有第二冷媒，第二冷媒采用R410A，沸点为-51.6℃。

第二冷媒在第一套管式热交换器3中吸收大量热能后变成高温高压气体，此高温高压气体位于气动马达发电机组2的入口处，而气动马达发电机组2出口端的压力小于入口端，这时在气动马达发电机组2进气口的压力大于出气口的压力，高温高压气体就会向流进气动马达发电机组2带动叶轮转动，初始阶段，进气口的压力与出气口的压力差不是很大，所以气动马达发电机组2的转速不是很高，从气动马达发电机组2出气口出来的气体由于对叶轮做功，压力减小，温度也降低了，有一部分气体转换成液体，由于气动马达发电机组2的安装高度高于第二套管式热交换器4上表面，所以从气动马达发电机组2出来的液体在重力效应下先流进盘管第二套管式热交换器4，气体在压力作用下也进入套管盘管第二套管式热交换器4，在第二套管式热交换器内管42中第二冷媒液体部分被位于第二套管式热交换器套管41中低温低压的第一冷媒进一步降低温度，气体部分同样被降温，直到气体温度降到沸点以下变成液体，变成低温的第二冷媒液体从第二套管式热交换器4中流出再经过液体加压泵5将压力增大后通过第一毛细管8进入套管盘管第一套管式热交换器9，经过套管盘管第一套管式热交换器9膨胀后变成低温高压气体，此低温高压气体进入第一套管式热交换器内管32，吸收第一套管式热交换器套管31中第一冷媒的大量热能，变成高温高压气体，这个时候第二冷媒高温高压气体中包括空气中的热能，第二冷媒回收的热能和压缩机使用的电能的一部分，三种能量聚集在一起以高温高压气体的形式存在在第一套管式热交换器套管31中，这个时候由于在第一毛细管8和液体加压泵5的作用下气体不能回流，只能向气动马达发电机组流动，所以能量也只能向气动马达发电机组2流动，通过气动马达发电机组2，高温高压气体中的能量由气体的动能转换成电能，高温高压气体变成低温低压气体，低温低压气体中的能量进入第二套管式热交换器4后被第一冷媒吸收，剩余热能再次进入第一冷媒能量循环，第二冷媒变成更低温的液体由液体加压泵5增压后通过第一毛细管8毛细管再次增压进入第一套管式热交换器3完成能量循环。

第一套管式热交换器3用做第一冷媒的冷凝器和第二冷媒的蒸发器，第二套管式热交换器4用做第一冷媒的蒸发器和第二冷媒的冷凝器，其中第一冷媒与第二冷媒为逆向流动，可以达到最大程度的换热。

所述气动马达发电机组2与压缩机1电性连接，连接通路上设有发电机给电开关7；所述压缩机1上外接有电源，在系统初始状态下，需要借助外界电源来使压缩机1进行工作，在该装置运行一段时间后，便可断开外界电源，打开发电机给电开关7，利用气动马达发电机组2给压缩机1进行供电，同时要给液体加压泵5和第二套管式热交换器的换热风扇供电，剩余电能可以用作其他用处。

第一冷媒在经过几次循环后，在第一套管式热交换器3的第一套管式热交换器套管31出口端的温度就会降到最低，此时在经过第二毛细管9后就会从第二冷媒和空气中吸收更多的热能，这时候第二套管式热交换器中的第二冷媒基本上都是低于沸点的液体，这个时候第一套管式热交换器的第一套管式热交换器套管31入口端气压与气动马达发电机组2出气口的气压差最大，这个时候发电功率也达到了最大值；压缩机1在环境气温较高时工作效率在百分之三百以上，在除去压缩机1电机工作时有部分热损，发电机发电过程中有部分热损，液体加压泵5的耗能，第二套管式热交换器4上换热风扇的耗能，机械部件摩擦耗能等，发电机发出来的电除了供压缩机1、液体加压泵5和第二套管式热交换器的换热风扇供电外还可以对外提供至少压缩机工作功率的一倍的功率；所述第一套管式热交换器3和气动马达发电机组2上面有隔热保温层，最大限度的减少热损耗。

本实用新型上述内容进一步解释如下：

整个过程中，外界只提供了压缩机1工作时的电能和液体加压泵5及第二套管式热交换器4风扇电机的电能，其中风扇和液体加压泵5的功率都非常小，不超过两百瓦，而水轮发电机组6和气动马达发电机组2共同发出来的电能包括空气中吸收的热能和压缩机工作时转换而来的热能和机械能(推动液体流动的动能)，所以输出远大于输入；为提高发电效率，气动马达发电机组2可采用低速大扭矩气动马达或实行分级发电。

本实用新型设置两个发电机，利用定量的第一冷媒和第二冷媒进行形态变化，吸收空气中的能量，只要环境温度低于冷媒沸点温度都可以使用，且温度越高发电效率越高。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气能发电机，其特征在于：所述空气能发电机包括两条发电回路，具体包括压缩机(1)、气动马达发电机组(2)、第一套管式热交换器(3)、第二套管式热交换器(4)、液体加压泵(5)、水轮发电机组(6)、第一毛细管(8)和第二毛细管(9)，所述水轮发电机组(6)与压缩机(1)、第一套管式热交换器(3)、第二毛细管(9)和第二套管式热交换器(4)形成第一发电回路，所述气动马达发电机组(2)与第二套管式热交换器(4)、液体加压泵(5)、第一毛细管(8)和第一套管式热交换器(3)形成第二发电回路。

2.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述第一套管式热交换器(3)包括第一套管式热交换器套管(31)和位于第一套管式热交换器套管(31)内部的第一套管式热交换器内管(32)，所述第二套管式热交换器(4)包括第二套管式热交换器套管(41)和位于第二套管式热交换器套管(41)内部的第二套管式热交换器内管(42)，所述压缩机(1)的出口端通过管道连接在第一套管式热交换器套管(31)一端，所述第一套管式热交换器套管(31)另一端连接有第二毛细管(9)，所述第二毛细管(9)的出口端通过管道连接在水轮发电机组(6)上，所述水轮发电机组(6)的出口处通过管道连接在第二套管式热交换器套管(41)一端，所述第二套管式热交换器套管(41)另一端通过管道连接在压缩机(1)的入口端，所述压缩机(1)、第一套管式热交换器套管(31)、第二毛细管(9)、水轮发电机组(6)和第二套管式热交换器套管(41)形成一条循环通道，此通道内灌注有第一冷媒。

3.根据权利要求2所述的空气能发电机，其特征在于：所述气动马达发电机组(2)的出口端通过管道连接在第二套管式热交换器内管(42)一端，所述第二套管式热交换器内管(42)另一端连接在液体加压泵(5)的输入端，所述液体加压泵(5)的输出端连接有第一毛细管(8)，所述第一毛细管(8)的出口直接连接在第一套管式热交换器内管(32)一端，所述第一套管式热交换器内管(32)的另一端连接在气动马达发电机组(2)的入口端，所述气动马达发电机组(2)、第二套管式热交换器内管(42)、液体加压泵(5)、第一毛细管(8)和第一套管式热交换器内管(32)形成一条循环通道，此通道内灌注有第二冷媒。

4.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述两条发电回路采用同一第一套管式热交换器(3)和同一第二套管式热交换器(4)。

5.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述气动马达发电机组(2)与压缩机(1)电性连接，连接通路上设有发电机给电开关(7)。

6.根据权利要求2所述的空气能发电机，其特征在于：所述第一套管式热交换器内管(32)的入口端高于第一套管式热交换器(3)盘管的上表面。

7.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述气动马达发电机组(2)的安装高度高于第二套管式热交换器(4)上表面。

8.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述第一套管式热交换器(3)采用套管式螺旋盘管第一套管式热交换器，所述第二套管式热交换器(4)采用套管式盘管第二套管式热交换器。

9.根据权利要求1所述的空气能发电机，其特征在于：所述压缩机(1)上外接有电源。

10.根据权利要求3所述的空气能发电机，其特征在于：所述第一冷媒采用R22，第二冷媒采用R410A。

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