CN216477602U - 一种热动能转换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热能动力设备技术领域，具体公开了一种热动能转换系统，包括热气室、冷气室、动力气室和热泵；所述热气室内部设置有第一换热器，冷气室内部设置有第二换热器；所述第一换热器通过热管与所述热泵的出口连接，所述第二换热器通过冷管与所述热泵的进口连接；所述热管和冷管通过膨胀阀连通；所述动力气室顶部设置有气缸，所述气缸内设置有活塞，所述活塞顶部设置有活塞杆，所述活塞杆延伸至气缸外部，用于动能输出；所述气缸与所述动力气室连通；所述热气室、冷气室分别通过管道与所述动力气室连通。本实用新型通过管道将热气室、冷气室、热泵以及动力气室巧妙连接，使得热能带动活塞做功，提高了热动能的转化效率。

Description

一种热动能转换系统

技术领域

本实用新型属于热能动力设备技术领域，特别涉及一种热动能转换系统。

背景技术

随着对不可再生能源的国度利用，导致许多国家都出现能源匮乏的现象，因此，越来越多的新型能源被广泛关注，包括地热能、空气能等。现有热泵技术，可将空气中的低温热能转为较高温度的热能，传统的热能动力设备在使用时，往往整体热效率过低，同时能源的浪费较严重，无法优有效的对热能进行很高的同步循环利用，进而极大的降低了整体使用效果。

因此，提供一种新的热动能转换系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中转化效率低的缺陷，提供一种热动能转换系统。

本实用新型提供了一种热动能转换系统,包括热气室、冷气室、动力气室和热泵；

所述热气室内部设置有第一换热器，冷气室内部设置有第二换热器；

所述第一换热器通过热管与所述热泵的出口连接，所述第二换热器通过冷管与所述热泵的进口连接；所述热管和冷管通过膨胀阀连通；

所述动力气室顶部设置有气缸，所述气缸内设置有活塞，所述活塞顶部设置有活塞杆，所述活塞杆延伸至气缸外部，用于动能输出；

所述气缸与所述动力气室连通；

所述热气室、冷气室分别通过管道与所述动力气室连通。

进一步的方案为，所述动力气室的一侧还设置有回热器，所述动力气室的出气口与所述回热器的进气口通过进气管道连通，所述回热器的出气口与所述动力气室的进气口通过出气管道连通，所述进气管道上设置有第二循环泵，所述第二循环泵设置在所述热气室内部。

进一步的方案为，所述动力气室和回热器之间还设置有第一阀门和第二阀门；所述第一阀门设置在进气管道上，所述第二阀门设置在出气管道上。

进一步的方案为，所述第一换热器通过第一管道和第二管道与所述动力气室连通；所述第一管道上设置有第一单向阀，所述第二管道上设置有第二单向阀；所述第一管道和第二管道在第一换热器内部连通。

进一步的方案为，所述第二换热器通过第四管道与所述动力气室连通，所述第四管道上设置有第四单向阀；所述第二换热器通过第三管道与所述第二管道连通，所述第三管道上设置有第三单向阀，所述第三管道和第四管道在第二换热器内部连通。

进一步的方案为，所述第二管道和第三管道通过三通阀连通。

进一步的方案为，所述第二管道上还设置有第一循环泵；所述第一循环泵位于所述热气室内部。

进一步的方案为，所述冷气室和热泵之间设置有表冷空气换热器，所述冷气室、表冷空气换热器和热泵通过冷管连通；所述冷管上还设置有第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和第四阀门分别位于所述表冷空气换热器的两侧。

进一步的方案为，所述冷管上还并联设置有第五管道，所述第五管道的进口和出口分别与所述冷管通过三通阀连通，所述第五管道的进口设置在所述第四阀门的右侧，出口设置在所述第三阀门的左侧，所述第五管道上还设置有第五阀门。

进一步的方案为，所述热气室、冷气室、动力气室、回热器和连接管道均有隔热层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过管道将热气室、冷气室、热泵以及动力气室巧妙连接，使得热能带动活塞做功，实现热能与动能的转换，并且的，通过表冷空气换热器和回热器的设置和阀门间的配合，提高了热动能的转化效率。

附图说明

以下附图仅对本实用新型作示意性的说明和解释，并不用于限定本实用新型的范围，其中：

图1：本实用新型连接结构示意图；

图中：1热泵，2热气室，3冷气室，4动力气室，5热管、6第三阀门、7表冷空气换热器、8第四阀门、9第五管道、10第五阀门、11冷管、12第一换热器、13第二换热器、14第一单向阀、15第二单向阀、16第一管道、17第二管道、18第三单向阀、19第四单向阀、20第三管道、21第四管道、22气缸、23活塞、24活塞杆、25回热器、26进气管道、27出气管道、28第一阀门、29第二阀门、30第一循环泵、31第二循环泵、33膨胀阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种热动能转换系统，包括热气室2、冷气室3、动力气室4和热泵1；所述热气室2内部设置有第一换热器12，冷气室3内部设置有第二换热器13；所述第一换热器12通过热管5与所述热泵1的出口连接，所述第二换热器13通过冷管11与所述热泵1的进口连接；所述热管5和冷管11通过膨胀阀33连通；所述动力气室4顶部设置有气缸22，所述气缸22内设置有活塞23，所述活塞23顶部设置有活塞杆24，所述活塞杆24延伸至气缸22外部，用于动能输出；所述气缸22与所述动力气室4连通；所述热气室2、冷气室3分别通过管道与所述动力气室4连通。

为了进一步提高本实用新型的热动能转化效率，本实施例的动力气室4的一侧还设置有回热器25，所述动力气室4的出气口与所述回热器25的进气口通过进气管道26连通，所述回热器25的出气口与所述动力气室4的进气口通过出气管道27连通，所述进气管道26和出气管道27通过第二循环泵31连通。所述动力气室4和回热器25之间还设置有第一阀门28和第二阀门29；所述第一阀门28设置在进气管道26上，所述第二阀门29设置在出气管道27上。

在上述中，所述第一换热器12通过第一管道16和第二管道17与所述动力气室4连通；所述第一管道16上设置有第一单向阀14，所述第二管道17上设置有第二单向阀15；所述第一管道16和第二管道17在第一换热器12内部连通。所述第二换热器13通过第四管道21与所述动力气室4连通，所述第四管道21上设置有第四单向阀19；所述第二换热器13通过第三管道20与所述第二管道17连通，所述第三管道20上设置有第三单向阀18，所述第三管道20和第四管道21在第二换热器13内部连通。所述第二管道17和第三管道20通过三通阀连通。所述第二管道17上还设置有第一循环泵30；所述第一循环泵30位于所述三通阀左侧。

在上述中，所述冷气室3和热泵1之间设置有表冷空气换热器7，所述冷气室3、表冷空气换热器7和热泵1通过冷管11连通；所述冷管11上还设置有第三阀门6和第四阀门8，所述第三阀门6和第四阀门8分别位于所述表冷空气换热器7的两侧。所述冷管11上还并联设置有第五管道9，所述第五管道9的进口和出口分别与所述冷管11通过三通阀连通，所述第五管道9的进口设置在所述第四阀门8的右侧，出口设置在所述第三阀门6的左侧；所述第五管道9上还设置有第五阀门10。

在上述中，为了防止热量向环境流失，在热气室2、冷气室3、动力气室4、回热器25和连接管道均有隔热层，第一循环泵30、第二循环泵31置于热气室2内部，循环泵工作时产生的热能保留在热气室内，进一步减少热能损耗

本实用新型在使用时，首先需要对整个系统进行预热，即热泵对冷气室的冷媒介质进行压缩，冷媒压力上升最终被液化，释放出大量热量，热量经第一换热器加热热气室气体；冷媒经膨胀阀后，压力降低，气化，吸收大量冷气室气体及空气中热能，冷气室气体温度降低；形成热气室及冷气室气体温差，此时第三阀门和第四阀门关闭，第五阀门打开；等到预热结束后，第五阀门关闭，第三阀门和第四阀门打开，通过表冷空气换热器吸收空气中的热量。热气室气体经加热后，第一循环泵开始正向工作，将动力气室气体吸入，经第二单向阀流向第一单向阀，此时第三单向阀、第四单向阀不通气，不断循环加热，动力室气体温度升高，体积膨胀推动活塞向上移动。第一循环泵持续正向工作，动力气室气体温度继续升高，体积膨胀继续推动动力气室活塞向上移动到上顶点；关闭第一循环泵；此时第二循环泵开始工作，动力气室气体经进气管道将能量传递给回热器，回热器吸收能量后温度上升，动力室气体温度下降，体积收缩，活塞在外力惯性或者外界大气压强作用向下运动。回热器温度与动力气室温度接近平衡时(两者温差小于5摄氏度)，第二循环泵停止工作，回热器与动力气室能量交换停止，关闭第一阀门、第二阀门。此时，第一循环泵开始反向工作，将动力气室气体吸入经第四单向阀流向第一单向阀，经不断循环制冷，动力室活塞向下移动；活塞运动到气缸下顶点，第一循环泵停止工作，第二循环泵开始工作，打开第二阀门，动力室气体经回热器加热，回热器释放能量后温度下降，动力室气体温度上升，推动活塞向上运动，回热器温度与动力气室温度接近平衡时(两者温差小于5摄氏度)，第二循环泵停止工作，回热器与动力气室能量交换停止。第一循环泵开始正向工作，将动力气室气体吸入经第二单向阀流向第一单向阀，第三单向阀、第四单向阀不通气，经不断循环加热，动力室活塞继续向上移动。不断循环，将热气室能量源源不断转换为机械能输出。以上循环过程中，预热过程根据热气室温度自动工作，为达到最佳热效率，可根据热泵性能设定热气室温度，在0度以上室温，热气室参考温度设定为55°。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种热动能转换系统，其特征在于，包括热气室(2)、冷气室(3)、动力气室(4)和热泵(1)；

所述热气室(2)内部设置有第一换热器(12)，冷气室(3)内部设置有第二换热器(13)；

所述第一换热器(12)通过热管(5)与所述热泵(1)的出口连接，所述第二换热器(13)通过冷管(11)与所述热泵(1)的进口连接；所述热管(5)和冷管(11)通过膨胀阀(33)连通；

所述动力气室(4)顶部设置有气缸(22)，所述气缸(22)内设置有活塞(23)，所述活塞(23)顶部设置有活塞杆(24)，所述活塞杆(24)延伸至气缸(22)外部，用于动能输出；

所述气缸(22)与所述动力气室(4)连通；

所述热气室(2)、冷气室(3)分别通过管道与所述动力气室(4)连通。

2.根据权利要求1所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述动力气室(4)的一侧还设置有回热器(25)，所述动力气室(4)的出气口与所述回热器(25)的进气口通过进气管道(26)连通，所述回热器(25)的出气口与所述动力气室(4)的进气口通过出气管道(27)连通，所述进气管道(26)上设置有第二循环泵(31)，所述第二循环泵(31)设置在所述热气室(2)内部。

3.根据权利要求2所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述动力气室(4)和回热器(25)之间还设置有第一阀门(28)和第二阀门(29)；所述第一阀门(28)设置在进气管道(26)上，所述第二阀门(29)设置在出气管道(27)上。

4.根据权利要求1所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述第一换热器(12)通过第一管道(16)和第二管道(17)与所述动力气室(4)连通；所述第一管道(16)上设置有第一单向阀(14)，所述第二管道(17)上设置有第二单向阀(15)；所述第一管道(16)和第二管道(17)在第一换热器(12)内部连通。

5.根据权利要求4所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述第二换热器(13)通过第四管道(21)与所述动力气室(4)连通，所述第四管道(21)上设置有第四单向阀(19)；所述第二换热器(13)通过第三管道(20)与所述第二管道(17)连通，所述第三管道(20)上设置有第三单向阀(18)，所述第三管道(20)和第四管道(21)在第二换热器(13)内部连通。

6.根据权利要求5所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述第二管道(17)和第三管道(20)通过三通阀连通。

7.根据权利要求6所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述第二管道(17)上还设置有第一循环泵(30)；所述第一循环泵(30)位于所述热气室(2)内部。

8.根据权利要求1所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述冷气室(3)和热泵(1)之间设置有表冷空气换热器(7)，所述冷气室(3)、表冷空气换热器(7)和热泵(1)通过冷管(11)连通；所述冷管(11)上还设置有第三阀门(6)和第四阀门(8)，所述第三阀门(6)和第四阀门(8)分别位于所述表冷空气换热器(7)的两侧。

9.根据权利要求8所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述冷管(11)上还并联设置有第五管道(9)，所述第五管道(9)的进口和出口分别与所述冷管(11)通过三通阀连通，所述第五管道(9)的进口设置在所述第四阀门(8)的右侧，出口设置在所述第三阀门(6)的左侧；所述第五管道(9)上还设置有第五阀门(10)。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种热动能转换系统，其特征在于，所述热气室(2)、冷气室(3)、动力气室(4)、回热器(25)和连接管道均有隔热层。

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