水吸收的余熱余冷還可以用來做功,故可以實(shí)現(xiàn)自運(yùn)行。
[0030]利用氣缸做功時(shí),在液體繼續(xù)蒸發(fā)時(shí)為一個(gè)近似等壓的過程,氣體的氣壓大于外界氣壓,蒸發(fā)完成后,為了提高做功的效率,在氣缸膨脹或者收縮到最大位置后,需要多次接更輕點(diǎn)的負(fù)載使其繼續(xù)做功,直到活塞內(nèi)的蒸汽壓強(qiáng)跟外界平衡,大致不能再對外做功,到達(dá)無負(fù)載能達(dá)到的最大位置。以加熱蒸發(fā)做功為例,液體在完全蒸發(fā)后體積達(dá)到帶此負(fù)載時(shí)的最大值,體積比較大,改變溫度時(shí),體積的變化也大,如果此時(shí)帶的負(fù)載比較大,此時(shí)蒸汽還能做的功依然比較多,冷縮形成負(fù)壓收縮做功時(shí)同理,如果不加利用,這兩個(gè)過程會浪費(fèi)相當(dāng)多的能量??勺冐?fù)載的主要作用是儲能后再以較大的功率對外做功,讓做功裝置以一種間歇做功的方式工作,當(dāng)采用多個(gè)做功裝置配合連續(xù)做功時(shí),可以不要可變負(fù)載,也可以采用恒定負(fù)載然后儲能,犧牲一部分能量,或者使用其他方式吸收能量并儲能。
[0031]熱栗壓縮機(jī)內(nèi)工質(zhì)減壓蒸發(fā)前后具有壓強(qiáng)差,工質(zhì)體積膨脹,可以通過做功氣缸或者透平機(jī)等方式回收能量。壓縮后產(chǎn)生的液態(tài)工質(zhì)儲存在儲液罐中,然后經(jīng)過多級熱交換裝置后發(fā)生第一級氣化膨脹,產(chǎn)生的高壓氣體儲存在氣罐中,然后氣罐中的高壓氣體推動(dòng)能量回收裝置對外做功,然后再經(jīng)過一級多級熱交換管道儲存在另一個(gè)氣罐中。當(dāng)管道足夠長或者說管道容積夠大時(shí),儲氣罐和儲液罐可以省略,能量回收裝置可以回收大量能量,但此系統(tǒng)的效率已經(jīng)足夠高,為了節(jié)省成本減小體積,能量回收部分可以省略。
[0032]2.多級熱交換。利用中間介質(zhì)分級多次加熱或冷卻,并采用儲能池儲存不同品質(zhì)的熱能或“冷能”,在運(yùn)行過程中,熱能和冷能的品質(zhì)不斷提高,不斷產(chǎn)生最高品質(zhì)的冷熱會K。
[0033]為了盡量提高熱效率,此裝置采用水或者油等作為熱交換的中間介質(zhì)進(jìn)行熱交換,且循環(huán)回路跟環(huán)境絕熱,這里以水為例來說明。采用中間介質(zhì)的好處之一是熱能或者冷能可以通過熱水和冷水儲存,余熱余冷可以在其他環(huán)節(jié)繼續(xù)利用,而不是散發(fā)到環(huán)境中去,這會大大提高能量的利用效率。同時(shí),因?yàn)槭峭ㄟ^中間介質(zhì)加熱或冷卻,制取冷熱水和利用冷熱水做功的過程可以被分離開來,制取冷熱水的過程比較快,而利用冷熱水做功一次有兩個(gè)過程,即膨脹和收縮,這個(gè)過程相對慢的多,可以先制取足夠多的熱水和冷水后讓熱栗停下來,等到熱水和冷水的品質(zhì)被降低到一定程度后再次啟動(dòng)加熱。
[0034]在所有環(huán)節(jié)進(jìn)行分級加熱或冷卻,即某一環(huán)節(jié)利用水冷卻到一定溫度后排到一個(gè)容器,然后再用另一份水繼續(xù)冷卻這個(gè)環(huán)節(jié),重復(fù)直到這個(gè)環(huán)節(jié)冷卻到要求的溫度,同時(shí)產(chǎn)生不同品質(zhì)的熱水存入不同的儲熱池,用水加熱吸熱環(huán)節(jié)同理,以產(chǎn)生不同品質(zhì)的冷水。例如,在熱端,利用熱能做功后冷卻時(shí),用冷卻水分階段冷卻,獲得不同品質(zhì)的熱水,分別倒入不同的儲熱池,然后再次需要冷卻時(shí),按同樣的次序繼續(xù)作為冷卻水使用,多次之后熱水品質(zhì)會逐漸提高,當(dāng)最先作為冷卻水冷卻用的最高品質(zhì)的熱水,達(dá)到最高溫度后,換成環(huán)境溫度的水,在最后一次冷卻時(shí)去冷卻,這時(shí)最高品質(zhì)儲熱池轉(zhuǎn)變?yōu)榱俗畹推焚|(zhì)的,而次高品質(zhì)的取代它成為最高品質(zhì)的,如此循環(huán),不斷產(chǎn)生較高品質(zhì)熱水。冷端同理,以不斷產(chǎn)生較高品質(zhì)的冷水。冷凝器和蒸發(fā)器同樣也是分級冷卻或加熱,來獲得不同品質(zhì)的熱水和冷水,同樣也分別在其他環(huán)節(jié)利用或進(jìn)入儲熱池或儲冷池儲存。這樣可以讓絕大多數(shù)的熱能和“冷能”被水吸收,而不是散發(fā)到環(huán)境中去,大大提高整個(gè)裝置的熱效率。儲能池的冷水熱水品質(zhì)提高到一個(gè)可觀的程度且有一定的量后,儲熱池配合儲冷池,可以獲得達(dá)到可以利用水平的溫差,可以利用常規(guī)的地?zé)岚l(fā)電的方式發(fā)電,也可以用這里采用的方式,用熱水蒸發(fā)工質(zhì)冷水冷卻工質(zhì)推動(dòng)活塞做功,也可以把它進(jìn)一步加熱或制冷后拿去做功。即使是具有最低品質(zhì)熱能的熱水,也比環(huán)境溫度的熱水溫度高,可以代替環(huán)境溫度的水在某個(gè)環(huán)節(jié)用來加熱,冷水同理,且在運(yùn)行過程中,所有水的品質(zhì)都會逐漸升高,所以沒有品質(zhì)低到此裝置不能利用的冷熱能。
[0035]發(fā)明取得的有益效果為:本發(fā)明可以很容易的用來改進(jìn)現(xiàn)有的熱栗產(chǎn)品,把其中某一個(gè)環(huán)節(jié)的冷熱水用來制冷或加熱即可,比如做功后熱交換得到的最高品質(zhì)冷熱水,達(dá)到節(jié)能、甚至產(chǎn)生能量的目的,同時(shí)它是一種新的原動(dòng)機(jī),環(huán)保并幾乎免費(fèi)。
[0036]
【附圖說明】
[0037]圖1A為本發(fā)明多級熱交換的實(shí)施方式一。
[0038]圖1B為本發(fā)明多級熱交換的實(shí)施方式二。
[0039]圖1C為本發(fā)明多級熱交換的實(shí)施方式三。
[0040]圖2為本發(fā)明利用氣缸做功的實(shí)施方式一。
[0041]圖3為本發(fā)明利用透平機(jī)做功的實(shí)施方式二。
[0042]圖4為本發(fā)明利用氣缸做功的實(shí)施方式三。
[0043]圖5為本發(fā)明利用透平機(jī)做功的實(shí)施方式四。
[0044]
附圖標(biāo)記為:
圖1A中:
I一冷卻容器2—冷卻容器3—冷卻容器Kl一閥門K2—閥門K3—閥門圖1B中:
4一冷卻容器5—冷卻容器6—冷卻容器7—做功氣缸8—加熱容器 K4一閥門K5—閥門K6—閥門K7—閥門圖1C中:
9一冷卻容器10—冷卻容器11一冷卻容器12—做功氣缸
13—水栗K8—閥門K9一閥門KlO—閥門Kl I一閥門K12—閥門K13—閥門K14一閥門K15—閥門K16—閥門圖2中:
14 一冷水容器15—多級加熱裝置16—壓縮機(jī)17—熱水容器18—多級加熱裝置19一做功氣缸20—可變負(fù)載21—多級冷卻裝置22—節(jié)流閥圖3中:
23—節(jié)流閥24—熱水容器25—透平機(jī)26—儲氣罐27—多級冷卻裝置28—儲液罐圖4中:
29—冷水容器30—多級加熱裝置31—第一級儲氣罐32—能量回收裝置33—第一級多級加熱裝置34—第二級儲氣罐35—壓縮機(jī)36—熱水容器37—第二級多級冷卻裝置38—儲液罐39——節(jié)流閥圖5中:
29—冷水容器30—多級加熱裝置31—第一級儲氣罐32—能量回收裝置33—第一級多級加熱裝置34—第二級儲氣罐35—壓縮機(jī)36—熱水容器37—第二級多級冷卻裝置
38一儲液觸39--節(jié)流閥23—節(jié)流閥25—透平機(jī)26—儲氣觸27一多級冷卻裝置
28—儲液罐
【具體實(shí)施方式】
[0045]多級熱交換的實(shí)施方式一圖1A為對流體多級冷卻的一種方式。熱的流體(高于環(huán)境溫度),熱的流體經(jīng)管道從冷卻容器3下方進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié),經(jīng)過冷卻容器3、冷卻容器2、冷卻容器I逐漸被冷卻。冷卻容器3的水溫最高,往上逐漸變低。多次對熱的流體進(jìn)行冷卻后,冷卻容器3中的水最先達(dá)到預(yù)定溫度,打開閥門K3排出,然后依次打開閥門K2、K1,讓冷卻容器2和冷卻容器I中的水分別流入冷卻容器3和冷卻容器2,再向最上面的冷卻容器I中充入環(huán)境溫度的水。
[0046]多級加熱同理。
[0047]
多級熱交換的實(shí)施方式二
圖1B中為對做功氣缸多級冷卻的一種方式,最開始打開加熱容器8的閥門K7,讓熱栗發(fā)熱端加熱后的熱水加熱做功氣缸7中的工作介質(zhì)膨脹做功,做功完成后關(guān)閉閥門K7,再逐個(gè)打開和關(guān)閉冷卻容器4的閥門K4、冷卻容器5的閥門K5、冷卻容器6的閥門K6對做功氣缸7進(jìn)行分級冷卻,缸體內(nèi)的工作介質(zhì)體積變小活塞拉動(dòng)負(fù)載對外做功,多個(gè)此過程后,最先進(jìn)行冷卻的冷卻容器4里的水最先達(dá)到預(yù)定溫度,排出后再充入環(huán)境溫度的水,在之后冷卻做功氣缸7時(shí)讓它對應(yīng)的閥門最后打開,而之前第二個(gè)打開的閥門變?yōu)榈谝粋€(gè)打開,依此類推。
[0048]多級加熱同理。
[0049]
多級熱交換的實(shí)施方式三
圖1C中為做功氣缸多級冷卻的另一種方式,冷卻容器個(gè)數(shù)視情況而定,此處以3個(gè)為例。
[0050]最開始用熱栗發(fā)熱端加熱后的熱水加熱做功氣缸12中的工作介質(zhì)膨脹做功,再逐個(gè)打開和關(guān)閉冷卻容器11的閥門K16、冷卻容器10的閥門K15、冷卻容器9的閥門K4,冷卻容器11,冷卻容器10和冷卻容器9中的液體對做功氣缸12分別進(jìn)行多級冷卻;單級冷卻完成后,分別打開閥門K10、K9、K8將液體通過水栗13分別栗回冷卻容器11,冷卻容器10和冷卻容器9;冷卻后,缸體內(nèi)的工作介質(zhì)體積變小活塞拉動(dòng)負(fù)載對外做功;多個(gè)此過程后,最先進(jìn)行冷卻的冷卻容器11里的水最先達(dá)到預(yù)定溫度,打開閥門Κ13排出,然后依次打開閥門Κ12、Kll,讓水逐級往下流,再向最上面的冷卻容器9中充入環(huán)境溫度的水。
[0051 ]多級加熱同理。
[0052]
系統(tǒng)實(shí)施例1:
參見圖2此方式為利用做功氣缸做功的方式,如圖2,其工作過程如下:
熱栗部分,熱栗里的工作介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)16壓縮,冷凝器放出的熱量加熱熱水容器17里的水以產(chǎn)生熱水,此時(shí)熱栗里的工作介質(zhì)的溫度較高,經(jīng)過多級冷卻裝置21冷卻到環(huán)境溫度,此時(shí)的多級冷卻產(chǎn)生了多份不同溫度的水,然后環(huán)境溫度的熱栗工作介質(zhì),經(jīng)過節(jié)流閥22后在蒸發(fā)器處蒸發(fā)冷卻冷水容器14里的水產(chǎn)生冷水,此時(shí)熱栗里的工作介質(zhì)溫度較低,經(jīng)