WO2010025661A1 - 利用热能转化为动能和电能的装置及其方法 - Google Patents

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应友正
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Ying Youzheng
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for

Description

利用热能转化为动能和电能的装置及其方法 本申请要求于 2008 年 9 月 2 日提交中国专利局、 申请号为 200810107057. 6、发明名称为"利用热能转化为动能和电能的装置及 其方法 "中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请 中。 技术领域
本发明涉及能量转化以及利用技术领域,特指一种利用热能转化 为动能和电能的装置及其方法。
背景技术
随着现在能源越来越紧缺,各国都在为解决能源问题而采取各种 措施, 特别是石油危机, 因为石油是不可再生资源, 有专家认为按现 在的石油用量计算, 再过 50年将没有石油可取, 为此, 各国都大力 发展自然能源, 如太阳能、 风能、 水能等一些环保型能源, 但是利用 这些自然能源都要有大量资金的投入以及复杂昂贵的设备,现在这方 面的利用率还很低,主要是因为利用成本高。在我国经济快速发展的 同时,我国的能源消耗也成倍的增长, 能源的短缺已经严重的制约我 国经济的发展。每个人都已经意识到能源的重要性, 因此现在社会各 界都在宣传做到节能环保, 创建节能型社会、 和谐社会。
现在所用能源一般分为可再生能源和不可再生能源,其中使用最 多的是不可再生能源, 不可再生能源主要包括煤、 石油、 天燃气等不 可再生资源, 这些不可再生资源已经越来越少, 越来越紧缺, 且其存 在着污染环境等问题, 因此现在会逐渐被可再生能源所替代;在可再 生能源中主要为风能、 水力、 太阳能等, 但现在其利用率不高, 一方 面其存在着技术上的因素使其利用成本过大,使用成本过高, 另一方 面其一般取决于特定的地理环境, 不便推广。 因此, 世界所面临的能 源危机一直未能得到有效的解决。 发明内容
本发明的目的在于提供一种利用热能转化为动能和电能的装置 及其方法。
本发明的目的是这样实现的:
利用热能转化为动能和电能的装置, 其特征在于: 包括工质、 热泵、 与蒸发腔相通的汽轮机、 与汽轮机相通的冷凝腔, 在冷凝腔与 蒸发腔之间串联一回流器, 回流器的进出口管路上设置有电磁阀, 蒸 发腔内设置有热泵热源, 冷凝腔内设置有热泵冷源热交换器或与外界 冷热交换的热交换器, 蒸发腔、 汽轮机、 冷凝腔、 电磁阀、 回流器、 电磁阀、 蒸发腔依次连接组成一个工质循环系统, 汽轮机在工质循环 系统中进行不间断做功、 输出功率。
本发明的利用热能转化为动能和电能的装置及其方法还包括和 具有下列特征:
上述的工质循环系统与外界相密封循环。
利用上述的装置将热能转化为动能和电能的方法如下:
①热泵工作吸收空气或海洋或河水或地热中的热量或 /和冷凝腔中 的热量, 在蒸发腔释放出热量, 工质吸收蒸发腔中热泵热源释放出的 热量, 工质吸热升温、 蒸发成具有一定压力的气态工质;
②蒸发腔的气态工质通过密封管道排出, 排出的气态工质推动汽 轮机进行工作, 汽轮机转动转换为动能和 /或带动发电机发电;
③气态工质在推动汽轮机转动后排到冷凝腔中, 气态工质通过冷 凝腔中的热交换器降温、 降压变为液态工质;
④液态工质在冷凝腔中通过自动控制的电磁阀流到回流器中;
⑤液态工质在回流器中通过自动控制的电磁阀回流到蒸发腔的蒸 发腔中。
本发明采用热泵原理以及热管原理充分吸收空气或海洋或河水 或地热中的热量, 把热能转化为动能或电能, 在转化过程过能量损失 极少, 热能利用率高, 通过热泵内部工质物理状态的变化源源不断的 吸收空气或海洋或河水或地热中的热量, 从而不断的给汽轮机以动 力, 带动汽轮机做功, 以持续的给外界输出能量。
附图说明
图 1是本发明的流程示意图之一, 图中冷凝腔内设置的是热泵冷 源热交换器;
图 2是本发明的流程示意图之二, 图中冷凝腔内设置的是与外界 冷热交换的热交换器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一歩说明, 参见图 1
—2:
本发明的利用热能转化为动能和电能的装置, 其原理是:通过热 泵原理充分吸收空气或海洋或河水或地热中的热量, 然后通过热管原 理转化为动能或电能。 其装置主要包括工质 11、 热泵 2、 与蒸发腔 1 相通的汽轮机 3、 与汽轮机 3相通的冷凝腔 4, 在冷凝腔 4与蒸发腔 1 之间串联一回流器 5, 回流器 5的进出口管路上设置有电磁阀 7, 蒸发 腔 1内设置有热泵热源, 冷凝腔 4内设置有热泵冷源热交换器 8或与 外界冷热交换的热交换器 12, 蒸发腔 1、 汽轮机 3、 冷凝腔 4、 电磁阀 7、 回流器 5、 电磁阀 7、 蒸发腔 1依次连接组成一个工质循环系统, 汽轮机 3在工质循环系统中进行不间断做功、 输出功率。
利用上述的装置将热能转化为动能和电能的方法过程如下: ①热泵 2工作吸收空气或海洋或河水或地热中的热量或 /和冷凝腔
4中的热量, 在蒸发腔 1释放出热量, 工质 11吸收蒸发腔 1中热泵热 源释放出的热量,工质 11吸热升温、蒸发成具有一定压力的气态工质;
②蒸发腔 1 的气态工质通过密封管道排出, 排出的气态工质推动 汽轮机 3进行工作,汽轮机 3转动转换为动能和 /或带动发电机发电;
③气态工质在推动汽轮机 3转动后排到冷凝腔 4中, 气态工质通 过冷凝腔 4中的热泵冷源热交换器 8或与外界冷热交换的热交换器 12 降温、 降压变为液态工质;
④液态工质在冷凝腔 4中通过自动控制的电磁阀 7流到回流器 5 中;
⑤液态工质在回流器 5中通过自动控制的电磁阀 7回流到蒸发腔 1 的蒸发腔中。
这样工质从液态到气态再到液态在工质循环系统内完成一个循 环。
热泵冷源吸收的空气或海洋或河水或地热中的热量, 就是热能转 换成动能或电能的能量。
相关的计算公式如下:
热泵系数:
COP n =Q3/W4 = T3/ (T3-T4);
汽轮机效率:
p = F/A; V = AL; W=pv = FL
汽轮机效率 ε = (Q1-Q2 ) /Ql = (pl-p2) vl/ plvl
= (F1-F2) L1/ F1L1
= (F1-F2) / Fl或 (pi- p2) / pi ;
其中: P为压强, v为体积; L为距离; Q为热能; W为推动功, W5为输出功, W4为输入功。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一, 并非依此限制本 发明的保护范围, 故: 凡依本发明的结构、 形状、 原理所做的等 效变化, 均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书
1、利用热能转化为动能和电能的装置,其特征在于: 包括工质、 热泵、 与蒸发腔相通的汽轮机、 与汽轮机相通的冷凝腔, 在冷凝腔与 蒸发腔之间串联一回流器, 回流器的进出口管路上设置有电磁阀, 蒸 发腔内设置有热泵热源, 冷凝腔内设置有热泵冷源热交换器或与外界 冷热交换的热交换器, 蒸发腔、 汽轮机、 冷凝腔、 电磁阀、 回流器、 电磁阀、 蒸发腔依次连接组成一个工质循环系统。
2、 根据权利要求 1所述的利用热能转化为动能和电能的装置, 其特征在于: 所述的工质循环系统与外界相密封循环。
3、 利用根据权利要求 1所述的装置将热能转化为动能和电能的 方法, 其特征在于: 其方法如下:
①热泵工作吸收空气或海洋或河水或地热中的热量或 /和冷凝腔中 的热量, 在蒸发腔释放出热量, 工质吸收蒸发腔中热泵热源释放出的 热量, 工质吸热升温、 蒸发成具有一定压力的气态工质;
②蒸发腔的气态工质通过密封管道排出, 排出的气态工质推动汽 轮机进行工作, 汽轮机转动转换为动能和 /或带动发电机发电;
③气态工质在推动汽轮机转动后排到冷凝腔中, 气态工质通过冷 凝腔中的热交换器降温、 降压变为液态工质;
④液态工质在冷凝腔中通过自动控制的电磁阀流到回流器中;
⑤液态工质在回流器中通过自动控制的电磁阀回流到蒸发腔的蒸 发腔中。
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