專利名稱：全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種開發(fā)利用由太陽(yáng)輻射熱量形成的自然常溫環(huán)境熱量作功發(fā)電的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置。
現(xiàn)有太陽(yáng)能熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，由太陽(yáng)能集熱器和熱機(jī)組成，將太陽(yáng)熱量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其缺點(diǎn)是其工作條件嚴(yán)格受到自然氣候限制，沒有太陽(yáng)當(dāng)空照耀，現(xiàn)有太陽(yáng)能熱力發(fā)動(dòng)機(jī)就無法工作，陰天不行，雨天不行，晴天也只有白天行，晚上也不行，因此現(xiàn)有太陽(yáng)能熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用十分有限，未能成為一種可以廣泛實(shí)際利用的動(dòng)力裝置。
目前，已有一種利用海水表層與深層的溫差作功發(fā)電的方法與裝置，盡管這種方法與裝置能夠全天候地開發(fā)利用由太陽(yáng)輻射熱量形成的海水表層常溫?zé)崃孔鞴Πl(fā)電，但是由于可利用的溫差過小，并且受到自然條件的嚴(yán)格限制，因此仍未能成為一種可廣泛實(shí)際利用的動(dòng)力裝置。
有一種負(fù)溫差飽和蒸氣熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，利用人工制冷的低溫環(huán)境與自然常溫環(huán)境之間的溫差所具有的能量作功發(fā)電，但因其方法與裝置限定其熱力工質(zhì)蒸氣為飽和蒸氣，導(dǎo)致其僅適應(yīng)家庭型的小規(guī)模作功發(fā)電。
本發(fā)明的目的是提供一種新的大規(guī)模的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置，開發(fā)出一種可廣泛實(shí)際利用的廉價(jià)的任有盡有的可再生清潔能源。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法，其熱力循環(huán)與以水為熱力工質(zhì)的熱力蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)相類似，它包括讓液態(tài)熱力工質(zhì)汽化成高壓蒸氣的熱力蒸發(fā)器，讓高壓蒸氣透平作功的汽輪發(fā)電機(jī)組，讓低壓熱力工質(zhì)尾氣冷凝液化的熱力冷凝系統(tǒng)，以及讓液態(tài)熱力工質(zhì)進(jìn)入熱力蒸發(fā)器的熱力工質(zhì)泵，四大部件首尾相連形成熱力循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注熱力工質(zhì)；它包括形成熱力冷凝系統(tǒng)的人工制冷系統(tǒng)，其主要部件有制冷壓縮機(jī)、制冷冷凝器、制冷節(jié)流閥、制冷蒸發(fā)器，通過連接管道串聯(lián)成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注低溫制冷工質(zhì)；所述熱力工質(zhì)為沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)；所述熱力蒸發(fā)器設(shè)置在自然常溫環(huán)境中，讓其中的液態(tài)熱力工質(zhì)從自然常溫環(huán)境中吸收由太陽(yáng)輻射形成的常溫?zé)崃科筛邏簾崃べ|(zhì)蒸氣，并驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電；所述制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器設(shè)置浸泡在盛滿低溫液態(tài)熱力工質(zhì)的保溫壓力容器中，讓低溫液態(tài)熱力工質(zhì)所攜帶的低溫顯冷冷量為制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器提供良好排熱條件，從而確保蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)提高制冷效率；所述高壓熱力工質(zhì)蒸氣，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)組透平作功后，進(jìn)入由制冷蒸發(fā)器提供低溫冷量的熱力冷凝系統(tǒng)冷凝液化，利用其在絕熱膨脹工況下冷凝液化時(shí)只釋放少量顯熱、并不釋放凝結(jié)熱的物理性能，大幅度減少冷凝熱力工質(zhì)尾氣所需人工低溫冷量，同時(shí)利用高壓熱力工質(zhì)蒸氣透平作功時(shí)大幅度自動(dòng)降溫所產(chǎn)生的低溫冷量為蒸氣壓縮式制冷循環(huán)提供良好排熱條件；本發(fā)明所述自然常溫環(huán)境，是自然常溫水域，還可以是自然大氣空間。
一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用裝置，其熱力循環(huán)與以水為熱力工質(zhì)的熱力蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)相類似，它包括讓液態(tài)熱力工質(zhì)汽化成高壓蒸氣的熱力蒸發(fā)器，讓高壓蒸氣透平作功的汽輪發(fā)電機(jī)組，讓低壓熱力工質(zhì)尾氣冷凝液化的熱力冷凝系統(tǒng)，以及讓液態(tài)熱力工質(zhì)進(jìn)入熱力蒸發(fā)器的熱力工質(zhì)泵，四大部件首尾相連形成熱力循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注熱力工質(zhì)；它包括形成熱力冷凝系統(tǒng)的人工制冷系統(tǒng)，其主要部件有制冷壓縮機(jī)、制冷冷凝器、制冷節(jié)流閥、制冷蒸發(fā)器，通過連接管道串聯(lián)成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注低溫制冷工質(zhì)；它還包括第一保溫壓力容器、第二保溫壓力容器、連接管道；所述第一保溫壓力容器，其內(nèi)上層設(shè)置制冷蒸發(fā)器，由此形成冷凝液化熱力工質(zhì)尾氣的熱力冷凝系統(tǒng)，容器下層充注低溫液態(tài)熱力工質(zhì)；所述第二保溫壓力容器，其內(nèi)下層設(shè)置制冷壓縮機(jī)，上層設(shè)置制冷冷凝器，容器內(nèi)充滿液態(tài)熱力工質(zhì)；所述熱力工質(zhì)泵，其進(jìn)口通過吸液管與第一保溫壓力容器下層連接，其出口通過輸液管與第二保溫壓力容器下層連接；所述熱力蒸發(fā)器設(shè)置在自然常溫環(huán)境中，其進(jìn)口與第二保溫壓力容器頂部連接，其出口與汽輪發(fā)電機(jī)組連接；汽輪發(fā)電機(jī)組尾氣出口與第一保溫壓力容器上層連接；本發(fā)明所述自然常溫環(huán)境，是自然常溫水域，還可以是自然大氣空間。
本發(fā)明采用利用沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)作為熱力工質(zhì)，利用太陽(yáng)輻射形成的常溫?zé)崃孔鳛槠簯B(tài)熱力工質(zhì)的熱量，利用人工低溫冷量形成冷凝液化熱力工質(zhì)尾氣的熱力冷凝系統(tǒng)，利用高壓熱力工質(zhì)蒸氣透平作功大幅度自動(dòng)降溫產(chǎn)生的低溫冷量為制冷系統(tǒng)提供良好排熱條件，從而確保其提高制冷效率；利用熱力工質(zhì)蒸氣在絕熱膨脹工況下冷凝液化時(shí)只釋放少量顯熱，并不釋放凝結(jié)熱的物理性能，大幅度減少熱力工質(zhì)蒸氣尾氣冷凝時(shí)所需人工低溫冷量，由此形成全天候太陽(yáng)能動(dòng)力開發(fā)利用熱力循環(huán)。
下面結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
附圖是一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
參看附圖，本發(fā)明的熱力循環(huán)與以水為熱力工質(zhì)的熱力蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)相類似，它包括讓液態(tài)熱力工質(zhì)汽化成高壓蒸氣的熱力蒸發(fā)器，讓高壓蒸氣透平作功的汽輪發(fā)電機(jī)組，讓低壓熱力工質(zhì)尾氣冷凝液化的熱力冷凝系統(tǒng)，以及讓液態(tài)熱力工質(zhì)進(jìn)入熱力蒸發(fā)器的熱力工質(zhì)泵，四大部件首尾相連形成熱力循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注熱力工質(zhì)；本發(fā)明所述的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法的特點(diǎn)是，它包括形成熱力冷凝系統(tǒng)的人工制冷系統(tǒng)，其主要部件有制冷壓縮機(jī)、制冷冷凝器、制冷節(jié)流閥、制冷蒸發(fā)器，通過連接管道串聯(lián)成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注低溫制冷工質(zhì)；所述熱力工質(zhì)為沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)；所述熱力蒸發(fā)器設(shè)置在自然常溫環(huán)境中，讓其中的液態(tài)熱力工質(zhì)從自然常溫環(huán)境中吸收由太陽(yáng)輻射形成的常溫?zé)崃科筛邏簾崃べ|(zhì)蒸氣，并驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電；所述制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器設(shè)置在盛滿低溫液態(tài)熱力工質(zhì)的第二保溫壓力容器中，讓低溫液態(tài)熱力工質(zhì)所攜帶的低溫顯冷冷量為制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器提供良好排熱條件，從而確保蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)提高制冷效率；所述高壓熱力工質(zhì)蒸氣，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)組透平作功后，進(jìn)入由制冷蒸發(fā)器提供低溫冷量的熱力冷凝系統(tǒng)冷凝液化，利用其在絕熱膨脹工況下冷凝液化時(shí)只釋放少量顯熱、并不釋放凝結(jié)熱的物理性能，大幅度減少冷凝熱力工質(zhì)尾氣所需人工低溫冷量，與此同時(shí)利用高壓熱力工質(zhì)蒸氣透平作功時(shí)大幅度自動(dòng)降溫所產(chǎn)生的低溫冷量為蒸氣壓縮式制冷循環(huán)提供排熱條件；本發(fā)明所述自然常溫環(huán)境，是自然常溫水域，還可以是自然大氣空間。
本發(fā)明所述的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用裝置應(yīng)用上述全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法加以實(shí)施。如附圖所示，一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用裝置包括汽輪發(fā)電機(jī)組1，第一保溫壓力容器2，第二保溫壓力容器3，熱力蒸發(fā)器4，熱力工質(zhì)泵5，制冷壓縮機(jī)6，制冷冷凝器7，制冷節(jié)流閥8，制冷蒸發(fā)器9，熱力工質(zhì)10，自然常溫環(huán)境11，高壓熱力輸氣管12，熱力回氣管13，吸液管14，輸液管15，高壓熱力輸液管16，制冷高壓輸液管17，制冷低壓輸液管18，制冷低壓回氣管19；其中的汽輪發(fā)電機(jī)組1、熱力回氣管13、第一保溫壓力容器2、吸液管14、熱力工質(zhì)泵5、輸液管15、第二保溫壓力容器3、高壓熱力輸液管16、設(shè)置在自然常溫環(huán)境11中的熱力蒸發(fā)器4、高壓熱力輸氣管12首尾串聯(lián)成一閉合熱力循環(huán)系統(tǒng)，在其熱力循環(huán)系統(tǒng)中如圖所示充注沸點(diǎn)低于常溫的熱力工質(zhì)10；其中設(shè)置在第二保溫壓力容器3中的制冷壓縮機(jī)6、制冷冷凝器7與制冷高壓輸液管17、制冷節(jié)流閥8、制冷低壓輸液管18，以及設(shè)置在第一保溫壓力容器2之內(nèi)的制冷蒸發(fā)器9、制冷低壓回氣管19首尾串聯(lián)成一閉合蒸氣壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)中充注低溫制冷工質(zhì)。
本發(fā)明所述的自然常溫環(huán)境11是自然常溫水域，還可以是自然常溫大氣空間。
本發(fā)明所述全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用裝置的使用操作程序如下1、在所述熱力循環(huán)系統(tǒng)中如圖所示注入低溫?zé)崃べ|(zhì)10。
2、在所述蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中注入低溫制冷工質(zhì)。
3、啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)6，讓制冷蒸發(fā)器9內(nèi)的液態(tài)低溫制冷工質(zhì)從第一保溫壓力容器2內(nèi)的熱力工質(zhì)蒸氣10中吸熱汽化成低溫制冷工質(zhì)蒸氣，經(jīng)制冷低壓回氣管19進(jìn)入設(shè)置在第二保溫壓力容器3內(nèi)的制冷壓縮機(jī)6內(nèi)，施壓后進(jìn)入設(shè)置在第二保溫壓力容器3內(nèi)的制冷冷凝器7內(nèi)，經(jīng)與第二保溫壓力容器3內(nèi)的液態(tài)低溫?zé)崃べ|(zhì)進(jìn)行熱交換后冷凝液化，再經(jīng)制冷高壓輸液管17進(jìn)入制冷節(jié)流閥8，節(jié)流后經(jīng)制冷低壓輸液管18進(jìn)入設(shè)置在第一保溫壓力容器2內(nèi)的制冷蒸發(fā)器9內(nèi)，再次從第一保溫壓力容器2內(nèi)上層的氣態(tài)熱力工質(zhì)10中吸熱汽化，實(shí)行蒸氣壓縮式制冷循環(huán)。
4、啟動(dòng)熱力工質(zhì)泵5，促使第一保溫壓力容器2內(nèi)下層低溫液態(tài)熱力工質(zhì)10經(jīng)吸液管14進(jìn)入熱力工質(zhì)泵5，施壓后進(jìn)入第二保溫壓力容器3內(nèi)，經(jīng)與制冷壓縮機(jī)6、制冷冷凝器7進(jìn)行熱交換后，低溫液態(tài)熱力工質(zhì)10所攜顯冷減少、溫度升高，經(jīng)第二保溫壓力容器3頂部出口連接的高壓熱力輸液管16進(jìn)入設(shè)置在自然常溫環(huán)境11中的熱力蒸發(fā)器4內(nèi)，液態(tài)熱力工質(zhì)從自然常溫環(huán)境11中大量吸收常溫?zé)崃科筛邏簾崃べ|(zhì)蒸氣，再經(jīng)高壓熱力輸氣管12進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組1內(nèi)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組1運(yùn)轉(zhuǎn)作功發(fā)電，其熱力工質(zhì)尾氣經(jīng)熱力回氣管13進(jìn)入第一保溫壓力容器2內(nèi)，在絕熱膨脹工況下冷凝液化成低溫?zé)崃べ|(zhì)10，再經(jīng)熱力工質(zhì)泵5加壓泵入第二保溫壓力容器3內(nèi)，由此形成熱力循環(huán)。
本發(fā)明所述的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置，采用利用沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)作為熱力工質(zhì)，利用由太陽(yáng)輻射熱量形成的常溫?zé)崃孔鳛槠療崃べ|(zhì)的熱量，利用人工低溫環(huán)境形成冷凝液化熱力工質(zhì)尾氣的熱力冷凝系統(tǒng)，利用高壓熱力工質(zhì)蒸氣作功透平后大幅度降溫產(chǎn)生的低溫冷量為人工制冷系統(tǒng)提供良好排熱條件，由此確保其提高制冷效率，利用熱力工質(zhì)尾氣在絕熱膨脹工況下冷凝液化時(shí)只釋放少量顯熱、不釋放凝結(jié)熱的物理性能大幅度減少熱力工質(zhì)尾氣冷凝時(shí)所需人工低溫冷量，由此開發(fā)出一種全新的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力，為人類尋找到了一種廉價(jià)的任有盡有的清潔能源。
本發(fā)明在原理、工業(yè)和商業(yè)上的應(yīng)用都包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)，任何在此基礎(chǔ)上的改進(jìn)技術(shù)都取自于本發(fā)明的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法，其熱力循環(huán)與以水為熱力工質(zhì)的熱力蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)相類似，它包括讓液態(tài)熱力工質(zhì)汽化成高壓蒸氣的熱力蒸發(fā)器，讓高壓蒸氣透平作功的汽輪發(fā)電機(jī)組，讓低壓熱力工質(zhì)尾氣冷凝液化的熱力冷凝系統(tǒng)，以及讓液態(tài)熱力工質(zhì)進(jìn)入熱力蒸發(fā)器的熱力工質(zhì)泵，四大部件首尾相連形成熱力循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注熱力工質(zhì)；其特征在于，它包括形成熱力冷凝系統(tǒng)的人工制冷系統(tǒng)，其主要部件有制冷壓縮機(jī)、制冷冷凝器、制冷節(jié)流閥、制冷蒸發(fā)器，通過連接管道串聯(lián)成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注低溫制冷工質(zhì)；所述熱力工質(zhì)為沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)；所述熱力蒸發(fā)器設(shè)置在自然常溫環(huán)境中，讓其中的液態(tài)熱力工質(zhì)從自然常溫環(huán)境中吸收由太陽(yáng)輻射形成的常溫?zé)崃科筛邏簾崃べ|(zhì)蒸氣，并驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電；所述制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器設(shè)置浸泡在盛滿低溫液態(tài)熱力工質(zhì)的保溫壓力容器中，讓低溫液態(tài)熱力工質(zhì)所攜帶的低溫顯冷冷量為制冷壓縮機(jī)與制冷冷凝器提供良好排熱條件，從而確保蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)提高制冷效率；所述高壓熱力工質(zhì)蒸氣，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)組透平作功后，進(jìn)入由制冷蒸發(fā)器提供低溫冷量的熱力冷凝系統(tǒng)冷凝液化，利用其在絕熱膨脹工況下冷凝液化時(shí)只釋放少量顯熱、并不釋放凝結(jié)熱的物理性能，大幅度減少冷凝熱力工質(zhì)尾氣所需人工低溫冷量，同時(shí)利用高壓熱力工質(zhì)蒸氣透平作功時(shí)大幅度自動(dòng)降溫所產(chǎn)生的低溫冷量為蒸氣壓縮式制冷循環(huán)提供良好排熱條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候太陽(yáng)能利用方法，其特征在于，所述自然常溫環(huán)境，是自然常溫水域，還可以是自然大氣空間。
3.一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用裝置，其熱力循環(huán)與以水為熱力工質(zhì)的熱力蒸氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)相類似，它包括讓液態(tài)熱力工質(zhì)汽化成高壓蒸氣的熱力蒸發(fā)器，讓高壓蒸氣透平作功的汽輪發(fā)電機(jī)組，讓低壓熱力工質(zhì)尾氣冷凝液化的熱力冷凝系統(tǒng)，以及讓液態(tài)熱力工質(zhì)進(jìn)入熱力蒸發(fā)器的熱力工質(zhì)泵，四大部件首尾相連形成熱力循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注熱力工質(zhì)；其特征在于，它包括形成熱力冷凝系統(tǒng)的人工制冷系統(tǒng)，其主要部件有制冷壓縮機(jī)、制冷冷凝器、制冷節(jié)流閥、制冷蒸發(fā)器，通過連接管道串聯(lián)成蒸氣壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)注低溫制冷工質(zhì)；它還包括第一保溫壓力容器、第二保溫壓力容器、連接管道；所述第一保溫壓力容器，其內(nèi)上層設(shè)置制冷蒸發(fā)器，由此形成冷凝液化熱力工質(zhì)尾氣的熱力冷凝系統(tǒng)，容器下層充注低溫液態(tài)熱力工質(zhì)；所述第二保溫壓力容器，其內(nèi)下層設(shè)置制冷壓縮機(jī)，上層設(shè)置制冷冷凝器，容器內(nèi)充滿液態(tài)熱力工質(zhì)；所述熱力工質(zhì)泵，其進(jìn)口通過吸液管與第一保溫壓力容器下層連接，其出口通過輸液管與第二保溫壓力容器下層連接；所述熱力蒸發(fā)器設(shè)置在自然常溫環(huán)境中，其進(jìn)口與第二保溫壓力容器頂部連接，其出口與汽輪發(fā)電機(jī)組連接；汽輪發(fā)電機(jī)組尾氣出口與第一保溫壓力容器上層連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全天候太陽(yáng)能動(dòng)力利用方法及其裝置，它利用沸點(diǎn)低于常溫的物質(zhì)作為熱力工質(zhì)，利用由太陽(yáng)輻射熱形成的常溫?zé)崃孔鳛槠療崃?，利用人工低溫環(huán)境冷凝尾氣，利用高壓蒸氣透平作功后大幅度降溫所產(chǎn)生的低溫冷量為制冷系統(tǒng)提供良好排熱條件，確保其提高制冷效率，利用熱力工質(zhì)蒸氣在絕熱膨脹工況下冷凝時(shí)不釋放凝結(jié)熱的物理性能，大幅度減少液化尾氣所需低溫冷量，由此形成大規(guī)模的全天候太陽(yáng)能動(dòng)力開發(fā)利用熱力循環(huán)。
文檔編號(hào)F25B23/00GK101025293SQ200610033648
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者易元明 申請(qǐng)人:易元明