專利名稱：液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種利用液態(tài)氮發(fā)電過程中的冷熱綜合利用的裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，能源形勢日趨嚴(yán)峻，石油、煤炭、天然氣、水、電等價(jià)格日趨上漲；尤其是石油、煤炭、天然氣等能源的利用所帶來的環(huán)境污染問題、溫室效應(yīng)問題日益加劇。開發(fā)能源新途徑、節(jié)約、有效利用能源越來越受到人們的重視。目前市場上出售的熱水器、各種空調(diào)器、電冰箱和發(fā)電機(jī)等，雖然能提供各自獨(dú)立的功能，但效率低、能耗大、受環(huán)境影響大、環(huán)境污染、功能單一。因而，節(jié)約原能源，降低能耗，廢熱、廢冷有效利用技術(shù)已成為擺在科技人員面前的一大課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前利用煤發(fā)電所造成的環(huán)境污染及煤資源浪費(fèi)大的問題，本實(shí)用新型的目的是尋找一種新的發(fā)電源，以降低能源消耗，減環(huán)境污染、集供熱、供冷、供電、供水為一體的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置。
本使用新型的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的一種用液態(tài)氮發(fā)電過程中的冷熱綜合利用的裝置，它包括儲液器、高壓泵、回?zé)崞?、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、散熱器、節(jié)流膨脹管，其中儲液器為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵進(jìn)口連接，高壓泵出口與回?zé)崞骰責(zé)峁苈愤M(jìn)口連接，回?zé)峁苈烦隹谂c蒸發(fā)器進(jìn)口連接，蒸發(fā)器出口與膨脹機(jī)進(jìn)口連接，膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，膨脹機(jī)回流出口與回?zé)崞骰亓鬟M(jìn)口連接，回?zé)崞骰亓鞒隹谂c壓縮機(jī)進(jìn)口連接，壓縮機(jī)出口與散熱器連接，散熱器與節(jié)流膨脹管連接，節(jié)流膨脹管與液氮儲液器回流口連接。
所述的蒸發(fā)器下面設(shè)置有一冷凝水收集器，冷凝水收集器是一個(gè)集水槽，實(shí)現(xiàn)冷凝水的收集、儲存與排放。
所述的蒸發(fā)器上裝有風(fēng)機(jī)。
所述的液氮儲液器通過閥門與節(jié)流膨脹管連接。
所述的液氮儲液器上還裝有一預(yù)裝液閥門。
所述的散熱器分別與冷卻水進(jìn)水管、冷卻水排水管連接。
儲液器1是液態(tài)氮工質(zhì)的儲存器，具有良好的絕熱效果，儲液器1上有預(yù)裝液閥15。高壓泵2在電力驅(qū)動下能將液態(tài)氮工質(zhì)泵入回?zé)崞??；?zé)崞?是一種換熱效率極高的氣-液換能器，在這里，氣態(tài)工質(zhì)的余熱被液態(tài)工質(zhì)吸收。液態(tài)工質(zhì)被預(yù)熱同時(shí)氣態(tài)工質(zhì)被預(yù)冷，充分提高了熱利用效率。蒸發(fā)器5具有較大的熱交換面積與環(huán)境空氣接觸，液態(tài)氮工質(zhì)在這里吸收空氣里的熱量迅速沸騰轉(zhuǎn)變成為相對高溫、高壓的氣態(tài)工質(zhì)。同時(shí)環(huán)境空氣在風(fēng)機(jī)6的驅(qū)動下進(jìn)入蒸發(fā)器5與工質(zhì)進(jìn)行熱交換，成為冷風(fēng)供采冷。膨脹機(jī)8是將高溫、高壓的氣態(tài)工質(zhì)的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。氣態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹機(jī)8后，將自身的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能從而壓力下降、溫度降低。發(fā)電機(jī)7是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，在這里，由膨脹機(jī)8驅(qū)動。壓縮機(jī)9策動回?zé)崞?和節(jié)流膨脹管13中的低壓氣態(tài)工質(zhì)在較大的壓力下進(jìn)入散熱器10。由于壓縮機(jī)9的作用，使得工質(zhì)的溫度升高。散熱器10是一種散熱面積較大的氣-液換能器，冷卻用水從冷卻水進(jìn)水管11進(jìn)入與氣態(tài)工質(zhì)逆流進(jìn)行熱量交換溫度升高后由冷卻水排水管12排出，供采暖用。同時(shí)氣態(tài)工質(zhì)的溫度降低。離開散熱器10的高壓氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入節(jié)流膨脹管13，由于節(jié)流膨脹發(fā)生焦耳-湯姆孫正效應(yīng)溫度顯著降低。節(jié)流膨脹管13中由于壓縮機(jī)9的抽氣作用保持低壓。膨脹后的低溫工質(zhì)氣體再被壓縮機(jī)9重復(fù)壓縮，在散熱器10和節(jié)流膨脹管13中反復(fù)循環(huán)，直到有部分氣態(tài)工質(zhì)液化從節(jié)流膨脹管13中經(jīng)閥門14流入儲液器1完成整個(gè)循環(huán)過程。
本實(shí)用新型的極效果是1、節(jié)能、再生能，本實(shí)用新型在利用電能的同時(shí)吸收空氣中的熱能提供再生電能。
2、效率高，本實(shí)用新型充分利用回?zé)峒夹g(shù)、確保整個(gè)過程能量流失率降低，效率極高。
3、環(huán)保，本實(shí)用新型采用電能、吸收利用環(huán)境空氣中的熱能。無任何污染、零排放，對減緩全球溫度升高和降低溫室效應(yīng)有非常積極和長遠(yuǎn)的意義。
4、一機(jī)多用，本實(shí)用新型能同時(shí)實(shí)現(xiàn)供熱、供冷、供電、供水等多種功能。
5、結(jié)構(gòu)簡單、集成化程度高、規(guī)?？纱罂尚?、安裝方便本實(shí)用新型規(guī)模大的可用于電網(wǎng)調(diào)峰、小的可用于家庭。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
由圖1可以看出本實(shí)用新型包括儲液器1、高壓泵2、回?zé)崞?、蒸發(fā)器5、膨脹機(jī)8、發(fā)電機(jī)7、壓縮機(jī)9、散熱器10、節(jié)流膨脹管13，其中儲液器1為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵2進(jìn)口連接，高壓泵2出口與回?zé)崞?回?zé)峁苈愤M(jìn)口連接，回?zé)峁苈烦隹谂c蒸發(fā)器5進(jìn)口連接，蒸發(fā)器5出口與膨脹機(jī)8進(jìn)口連接，膨脹機(jī)8與發(fā)電機(jī)7連接，膨脹機(jī)8回流出口與回?zé)崞?回流進(jìn)口連接，回?zé)崞?回流出口與壓縮機(jī)9進(jìn)口連接，壓縮機(jī)9出口與散熱器10連接，散熱器10與節(jié)流膨脹管13連接，節(jié)流膨脹管13與液氮儲液器回流口連接。
由圖1還可以看出蒸發(fā)器5下面設(shè)置有一冷凝水收集器4，冷凝水收集器4是一個(gè)集水槽，實(shí)現(xiàn)冷凝水的收集、儲存與排放。
由圖1還可以看出蒸發(fā)器5上面裝有風(fēng)機(jī)6。
由圖1還可看出液氮儲液器通過閥門14與節(jié)流膨脹管13連接。
由圖1還可看出液氮儲液器上還裝有一預(yù)裝液閥門15。
由圖1還可看出散熱器10分別與冷卻水進(jìn)水管11、冷卻水排水管12連接。
本實(shí)用新型的工質(zhì)循環(huán)過程如下首先經(jīng)預(yù)裝液閥門15在液氮儲液器1中注入液態(tài)氮工質(zhì)。液態(tài)氮工質(zhì)在高壓泵2作用下進(jìn)入回?zé)崞?進(jìn)行預(yù)熱交換后壓入蒸發(fā)器5，吸熱沸騰成為氣態(tài)工質(zhì)，溫度升高、壓力變大。經(jīng)過膨脹機(jī)8時(shí)對外做功，進(jìn)而通過發(fā)電機(jī)7將吸收的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，同時(shí)溫度降低、氣壓下降，再經(jīng)回?zé)崞?進(jìn)一步降溫。然后在壓縮機(jī)9作用下進(jìn)入散熱器10散熱，而后進(jìn)入節(jié)流膨脹管13中節(jié)流膨脹降溫最終成為液態(tài)工質(zhì)完成循環(huán)過程。
整個(gè)過程中能量的變化如下液態(tài)氮從液氮儲液器依次至高壓泵2、回?zé)崞?、蒸發(fā)器5完成吸熱過程；在膨脹機(jī)8中完成膨脹做功過程，再回到回?zé)崞?中完成放熱過程；在壓縮機(jī)9完成外力做功過程；到散熱器10完成放熱過程；最后經(jīng)節(jié)流膨脹管13變?yōu)橐簯B(tài)氮進(jìn)入液氮儲液器內(nèi)。
供熱過程在壓縮機(jī)9作用下，由于外力做功，氣態(tài)工質(zhì)在散熱器10中放出大量熱在節(jié)流膨脹管13中轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。為了利用此過程放出的大量熱能同時(shí)提高能效，減少外力做功。本實(shí)用新型在散熱器10中采用水冷卻，由冷卻水對外提供熱能。
供冷過程；環(huán)境空氣在風(fēng)機(jī)6作用下在蒸發(fā)器5與工質(zhì)進(jìn)行熱量交換，將熱量傳給工質(zhì)從而溫度降低形成冷風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對外供冷。
供電過程液態(tài)氮工質(zhì)在回?zé)崞?和蒸發(fā)器5中吸收熱量，迅速汽化形成相對高溫高壓氣體，在膨脹機(jī)8中實(shí)現(xiàn)熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)變過程，進(jìn)而由膨脹機(jī)8驅(qū)動發(fā)電機(jī)7對外供電。
冷凝水收集過程環(huán)境空氣在蒸發(fā)器5的換熱表面，將大量熱量傳遞給循環(huán)工質(zhì)而溫度降低，空氣中的水蒸汽遇冷在蒸發(fā)器5的表而凝成水滴落入冷凝水收集器4中實(shí)現(xiàn)對外供水目的。
權(quán)利要求1.一種液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，它包括儲液器(1)、高壓泵(2)、回?zé)崞?3)、蒸發(fā)器(5)、膨脹機(jī)(8)、發(fā)電機(jī)(7)、壓縮機(jī)(9)、散熱器(10)、節(jié)流膨脹管(13)，其特征在于儲液器(1)為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵(2)進(jìn)口連接，高壓泵(2)出口與回?zé)崞?3)回?zé)峁苈愤M(jìn)口連接，回?zé)峁苈烦隹谂c蒸發(fā)器(5)進(jìn)口連接，蒸發(fā)器(5)出口與膨脹機(jī)(8)進(jìn)口連接，膨脹機(jī)(8)與發(fā)電機(jī)(7)連接，膨脹機(jī)(8)回流出口與回?zé)崞?3)回流進(jìn)口連接，回?zé)崞?3)回流出口與壓縮機(jī)(9)進(jìn)口連接，壓縮機(jī)(9)出口與散熱器(10)連接，散熱器(10)與節(jié)流膨脹管(13)連接，節(jié)流膨脹管(13)與液氮儲液器回流口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)器(5)下面設(shè)置有一冷凝水收集器(4)，冷凝水收集器(4)是一個(gè)集水槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)器5上裝有風(fēng)機(jī)(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其特征在于所述的液氮儲液器通過閥門(14)與節(jié)流膨脹管(13)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其特征在于所述的液氮儲液器上還裝有一預(yù)裝液閥門(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其特征在于所述的散熱器(10)分別與冷卻水進(jìn)水管(11)、冷卻水排水管(12)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種液態(tài)氮發(fā)電、制冷熱一體化裝置，其中儲液器為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵進(jìn)口連接，高壓泵出口與回?zé)崞骰責(zé)峁苈愤M(jìn)口連接，回?zé)峁苈烦隹谂c蒸發(fā)器進(jìn)口連接，蒸發(fā)器出口與膨脹機(jī)進(jìn)口連接，膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)連接，膨脹機(jī)回流出口與回?zé)崞骰亓鬟M(jìn)口連接，回?zé)崞骰亓鞒隹谂c壓縮機(jī)進(jìn)口連接，壓縮機(jī)出口與散熱器連接，散熱器與節(jié)流膨脹管連接，節(jié)流膨脹管與液氮儲液器回流口連接。本裝置一機(jī)多用，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)供熱、供冷、供電、供水等多種功能；節(jié)能、在利用電能的同時(shí)吸收空氣中的熱能提供再生電能；環(huán)保，采用電能、吸收利用環(huán)境空氣中的熱能。無污染、零排放。
文檔編號F25B9/06GK2856871SQ20052003202
公開日2007年1月10日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者黃志剛 申請人:黃志剛