专利名称：一种垂直方向远距离冷热能量输运系统的制作方法
技术领域：
本发明属于能源工程技术领域，涉及
远距离冷热能量输运的高效节能系统装置。
种热管循环与热泵循环组合用于垂直方向
背景技术：
随着矿井开采深度的增加，岩石温度逐渐升高，开采与掘进工作面环境的热害问题日益严重，不少工作面的气温超过28°C ，个别高达34°C ，而且湿度高达90%以上。目前世界上最深的矿井是南非西部深水平金矿，井深达3618米，印度科拉金矿深达3231米，加拿大克列伊顿9号矿井深达2130米，日本的别子铜矿深达2060米，仅南非超过千米的矿井就有60多条。我国也出现了石距子、台吉、冠山、长广7号等近千米的深井。因为井温和地压随着矿井深度的增加而增大，所以，深井开采中的热害问题己引起了国内外研究人员的广泛关注。矿工在高温环境下作业，劳动生产率下降，身体健康受到损害，矿山安全条例规定井下作业地点的空气温度不得超过26°C。为此，必须解决深井开采中的热害问题。
目前采用的矿井降温方法主要有普通降温方法和人工制冷降温法两种。普通降温方法的特点是控制高温岩层散热；控制热水散热；控制机电设备散热；增加通风量；降低矿井进风温度和利用天然冷水降温。普通降温方法仅能在矿井开采深度较浅、井中岩层散热较少的场合应用，当矿井开采到一定深度后，该方法无能为力。人工制冷降温法是在采用普通通风方法消除局部热源，井下热害尚不能消除时，必须采取人工制冷来改善井下气象条件的手段。是利用机械制冷设备以付出一定的代价为条件来达到所要求的气象条件。为保证机械制冷设备的安全、稳定、长期运行，同时也为了检修方便，制冷设备通常安装在地面上，这就要求采用某种方法将制冷设备产生的冷量及时、高效地输运到矿井的工作面。目前采用的方法主要有两种一种是制冰块法，将制冷设备制取的冰块用电梯输运到矿井的工作面，利用冰块的融化过程释放出的冷量来实现降温；另一种是利用某种液体工质(如水或某种水溶液)做媒介，通过液体工质温度变化的显热来传输冷量。制冰块法存在浪费水资源、需要较多的人力资源，还需电梯资源和电梯用电等问题，另外，操作过程也比较复杂。液体工质温度变化的显热传输能量法，存在压力高(IOOO米的井下就有IOO个大气压)的安全隐患，另外传输用的溶液泵也消耗大量的能源。 此外，人类在地热能的开发利用过程中，需要将地底下垂直方向远距离的冷热能量输运到地面上，目前采用的抽水方式对地下结构破坏较大，故该过程也需要高效节能的不破坏地下结构的冷热能量输运系统。再一方面，地球上空每升高100米温度平均降低0. 6度，离地面3000米的高空，温度比地面温度低约18度，离地面5000米的高空，温度比地面温度低约30度，这一温度水平对人类日常生活和生产用的空调与冷藏已足够低，显然，这是巨大的天然冷源。随着建筑物高度的提高和人类对高空各类自然现象和气象运动变化等规律认识水平的逐步提高，未来，人类将有可能从高空中获取冷量，并由此实现对整个大气环境的有机调节与合理控制。为此，需要将天空垂直方向远距离的冷能输运到地面上。迄今为止，人类还没有一种实现该功能的成熟而高效的系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求提出一种能够将热管循环与热泵循环合二为一，应用于垂直方向远距离冷热能量输运的高效节能系统装置，实现垂直方向远距离冷热能量的输运。 为了实现上述目的，本发明的主体结构包括冷凝器、储液器、调节阀、液体工质母
管、n个(l《n《50)重力势能回收压气机、降压型气液分离器、膨胀阀、分液器、均液管、蒸
发器、蒸发器气体收集母管、气体工质输运母管、气体压縮机、冷凝器分气母管和均气管；处
于系统最上部的冷凝器中的气态工质将热能传递给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位
置的环境空气后，发生相变，转化为液态工质，流入储液器；储液器中的液态工质经调节阀
调节流量后沿垂直管路朝蒸发器方向流动，液态工质下降一定距离后，进入一个重力势能
回收压气机，在重力势能回收压气机内，液态工质将重力势能产生的压力能转化为旋转的
机械能，该旋转的机械能作为动力源，又使气体工质母管中的气体增压后向上流动；从重力
势能回收压气机流出的液态工质继续沿垂直管路朝蒸发器方向流动，再下降一定距离后，
进入第二个重力势能回收压气机，将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能后，再次
朝蒸发器方向流动，直到进入最后一个重力势能回收压气机，从最后一个重力势能回收压
气机流出的液态工质进入降压型气液分离器，在该分离器内，实现气液分离，并形成稳定的
液态工质工作面，以实现对蒸发器的稳定供液；从降压气液分离器出来的液态工质进入膨
胀阀调节流量，再经分液器、均液管，均匀地流入蒸发器，液态工质在蒸发器内吸收所处位
置的热能后，发生相变，转化为气态工质，经各分支管进入蒸发器气体收集母管，气体工质
从蒸发器气体收集母管流入气体工质输运母管，朝冷凝器方向向上流动，先流过最下面的
重力势能回收压气机，气体工质被提升压力后继续在气体工质输运母管内向上流动，依次
通过其它的重力势能回收压气机，最后进入气体压縮机，进一步提高气体压力后进入冷凝
器分气母管，由均气管将冷凝器分气母管中的气体均匀分配到冷凝器中，在冷凝器中将系
统内的热能排放给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位置的环境空气后，工质发生相变，转化为液态工质，流入储液器；如此循环往复，不断地将系统最下部的蒸发器处的热能提升到冷凝器所处的系统最上部，实现了垂直方向远距离冷热能量输运。 本发明所构成的装置系统既能实现热管循环，又能实现热泵循环，取决于是否安装气体压縮机或采用何种形式的气体压縮机；若冷凝器工作环境温度显著地低于蒸发器工作环境温度，可以取消系统内的气体压縮机，此时，系统内循环部分不消耗任何外在动力，完全是靠热管内部动力驱动，为典型的热管系统，其工况特征是冷凝器内部的工作压力低于蒸发器内部的工作压力；若冷凝器工作环境温度略低于蒸发器工作环境温度，可以采用特殊设计制造的大流量、低压差气体压縮机，此时，本发明实现的也是热管循环，其冷凝器内部的工作压力等于或小于蒸发器内部的工作压力；若冷凝器工作环境温度等于或高于蒸发器工作环境温度，应采用中压或高压气体压縮机，本发明实现的是热泵循环，此时，冷凝器内部的工作压力高于蒸发器内部的工作压力。 本发明中的重力势能回收压气机回收利用垂直方向远距离输运冷热能量时液相工质的重力势能，降低液体管道内的工作压力，解决压力高(1000米的井下就有100个大气压)的安全隐患问题；重力势能回收压气机是n个(1《n《50)，具体数量根据垂直方向
4的高度、管路的承压能力及重力势能回收压气机的性能等因素确定。 本发明中的降压型气液分离器将重力势能回收压气机出口的流体进行气液分离 并降压和稳压，使进入蒸发器的溶液压力稳定。 本发明的冷凝器工作环境温度低于蒸发器工作环境温度，控制部分无须采用调节 阀调节和控制时系统中无需安装储液器、调节阀和气体压縮机。 本发明最低部的蒸发器采用已有的双循环可控热管系统中的双循环系统，以提高 蒸发器的换热效率。 本发明中气体压縮机的安装位置在气体工质输运母管上的任何一个位置。
本发明中蒸发器、冷凝器的数量是一个或多个，若蒸发器有多个，而冷凝器为一 个，构成多供一系统；若蒸发器为一个，而冷凝器为多个，构成一供多系统；若蒸发器有多 个，冷凝器也有多个，则构成多供多系统。 本发明能量输运大小的调节与控制，除了蒸发器前的膨胀阀和蒸发器后的膨胀阀 感温包构成的蒸发器供液量自动调节外，有自动或手动调节与控制方式通过改变系统中 的调节阀控制回液量实现自动或手动调节，或通过改变系统中的气体压縮机的抽气量实现 自动或手动调节，或通过改变与蒸发器或冷凝器相连的换热部件中动力源(如泵或风机) 的输出大小来实现自动或手动调节与控制。 本发明与现有技术相比，一是实现了人工主动输运能量的过程，能够将垂直方向 各高度的更低温度的冷能，高效地输运到工作面高度，使工作面环境的温湿度满足工作要 求；二是运行是靠循环系统内工质的流动与相变实现能量交换，不浪费水资源、无人力资 源、电梯资源进行搬运冰块等问题，操作方便、高效节能；三是具有能流密度高，输运管道直 径小；蒸发器、冷凝器的换热面积比显热传输方法中的换热器面积小而高效、安全稳定；四 是能实现热管循环和热泵循环的有机结合；五是调节与控制方式灵活多样；六是广泛应用 于各类垂直方向远距离的冷热能量输运过程。
图1为本发明的基本工作流程与结构原理示意图。 图2为本发明的另一种工作流程与结构原理示意图。 图3为本发明的无压气机热管工作流程与结构原理示意图。 图4为本发明的简化型热管工作流程与结构原理示意图。 图5为本发明的多供一系统工作流程与结构原理示意图。 图6为本发明的一供多系统工作流程与结构原理示意图。 图7为本发明的多供多系统工作流程与结构原理示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。 本实施例的主体部件包括冷凝器1，均气管2，冷凝器分气母管3，气体压縮机4，气 体工质输运母管5，重力势能回收压气机6，膨胀阀感温包连接管7，膨胀阀感温包8，蒸发器 出气支管9，蒸发器出气母管10，蒸发器11，蒸发器与所处环境换热连接件(管)12，蒸发器 与所处环境换热用设备13，均液管14，分液器15，膨胀阀16，降压型气液分离器17，液体工质母管18，调节阀19，储液器20，冷凝器与所处环境换热连接件(管)21，冷凝器与所处环 境换热用设备22，液体工质回液管23，储液器24，溶液泵25，液体工质供液管26，多蒸发器 系统的气体工质输运母管27，多蒸发器系统的膨胀阀感温包28，多蒸发器系统的膨胀阀感 温包连接管29，多蒸发器系统的膨胀阀30，多蒸发器系统的分液器31，多蒸发器系统的蒸 发器与所处环境换热连接件(管)32，多蒸发器系统的蒸发器与所处环境换热用的设备33， 多蒸发器系统的均液管34，多蒸发器系统的蒸发器出气支管35，多蒸发器系统的蒸发器出 气母管36，多蒸发器系统的蒸发器37，多冷凝器系统的液体工质母管38，多冷凝器系统的 调节阀39，多冷凝器系统的冷凝器40，多冷凝器系统的均气管41，多冷凝器系统的冷凝器 分气母管42，多冷凝器系统的冷凝器与所处环境换热连接件(管)43和多冷凝器系统的冷 凝器与所处环境换热用的设备44。 本实施例由蒸发器换热子系统、冷凝器换热子系统、热泵(或热管)工质内循环子 系统等构成；蒸发器换热子系统包括蒸发器11、37，蒸发器与所处环境换热连接件(管)12、 32，蒸发器与所处环境换热用设备13、33 ;其功效是为蒸发器内液态工质的蒸发提供热量， 即将蒸发器所提供的冷量高效地传递给蒸发器所处位置的冷用户或蒸发器周围的环境空 气中；冷凝器换热子系统包括冷凝器1、40，冷凝器与所处环境换热连接件(管)21、43，冷凝 器与所处环境换热用设备22、44 ;其功效是为冷凝器内气态工质的冷凝提供冷量，即将冷 凝器所提供的热量高效地传递给冷凝器所处位置的热用户或冷凝器周围的环境空气中；热 泵(或热管)工质内循环子系统的部件包括冷凝器1、储液器20、调节阀19、液体工质母管 18、n个(1《n《50)重力势能回收压气机6、降压型气液分离器17、膨胀阀16、分液器15、 均液管14、蒸发器11、蒸发器气体收集母管9、气体工质输运母管10、气体压縮机4、冷凝器 分气母管3和均气管2 ;处于系统最上部的冷凝器1中的气态工质将热能传递给与其相连 的制冷设备或冷凝器与所处位置环境换垫用设备或空气22后发生相变，转化为液态工质， 经液体工质回液管23流入储液器20 ;储液器20中的液态工质经调节阀19后沿垂直管路 18朝蒸发器方向流动，液态工质下降一定距离后，进入一个重力势能回收压气机6，在重力 势能回收压气机内，液态工质将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能，该旋转的机 械能作为动力源，驱动气体工质母管5中的气体向上流动；从重力势能回收压气机6流出的 液态工质继续沿垂直管路朝蒸发器11方向流动，再下降一定距离后，进入第二个重力势能 回收压气机6，将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能后，再次朝蒸发器11方向流 动，如此，直到进入最后一个重力势能回收压气机6，从最后一个重力势能回收压气机6流 出的液态工质进入降压气液分离器17，在该分离器内，实现气液分离，并形成稳定的液态工 质工作面，以实现对蒸发器11的稳定供液；从降压气液分离器17出来的液态工质经膨胀阀 16调节流量，再经分液器15、均液管14后均匀流入蒸发器ll，液态工质在蒸发器11内吸 收所处位置的热能后，发生相变，转化为气态工质，经各分支管9进入蒸发器气体收集母管 IO，气体工质从蒸发器气体收集母管10流入气体工质输运母管5，朝冷凝器1方向向上流 动，先流过最下面的重力势能回收压气机6，气体工质被提升压力后继续在气体工质输运母 管内向上流动，依次通过每一个重力势能回收压气机6，最后进入气体压縮机4，进一步提 高气体压力后进入冷凝器分气母管3，由均气管2将冷凝器分气母管3中的气体均匀地分配 到冷凝器1中，在冷凝器1中将系统中的热能排放给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位 置的环境空气22，发生相变，转化为液态工质，经液体工质回液管23，再次流入储液器20 ;如此循环往复；其功效是连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所 处的系统最上部，实现垂直方向远距离冷热能量输运。 实施例1 :本实施例的冷凝器1和蒸发器11各为1个，为一供一系统；蒸发器11、 蒸发器与所处环境换热连接件(管)12、蒸发器与所处环境换热用的设备13构成蒸发器换 热子系统，为蒸发器内液态工质的蒸发源源不断地提供热量，同时完成对蒸发器所处位置 的供冷任务；冷凝器1、储液器20、调节阀19、液体工质母管18、 n个(1《n《50)重力势 能回收压气机6、降压型气液分离器17、膨胀阀16、分液器15、均液管14、蒸发器11、蒸发器 气体收集母管9、气体工质输运母管10、气体压縮机4、冷凝器分气母管3和均气管2构成热 泵(或热管)工质内循环子系统，将从最下部的蒸发器换热子系统获得的热能连续不断地 输送到最上部的冷凝器换热子系统中；冷凝器1、冷凝器与所处环境换热连接件(管)21、冷 凝器与所处环境换热用的设备22构成冷凝器换热子系统，为冷凝器内气态工质的蒸发源 源不断地提供冷量，同时完成对冷凝器所处位置的供热任务。 本实施例先将各部件按附图1所示安装，将热泵(或热管)工质内循环子系统抽 真空并充入适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动蒸发器换热子系统和冷 凝器换热子系统，再启动气体压縮机4后便启动运行；一定时间后，蒸发器换热子系统、热 泵(或热管)工质内循环子系统、冷凝器换热子系统都会进入稳定的工作状态，连续不断地 将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上部，实现了垂直方向远 距离冷热能量输运过程。 实施例2 :本实施例的蒸发器换热子系统、冷凝器换热子系统与实施例1相同，热 泵(或热管)工质内循环子系统的构成与工作过程也与实施例1基本相同，只是在蒸发器 侧加装了由储液器24、溶液泵25、液体工质供液管26构成的液态工质小循环系统，该小循 环系统能够改善蒸发器内的相变换热过程，提高换热效率。 本实施例先将各部件按附图2所示安装，将热泵(或热管)工质内循环子系统抽 真空并充入适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动蒸发器换热子系统和冷 凝器换热子系统，再启动气体压縮机4，随后，待蒸发器内有足够的液体工质后启动溶液泵 25便启动运行；一定时间后，蒸发器换热子系统、热泵(或热管)工质内循环子系统、冷凝 器换热子系统及液态工质小循环系统都会进入稳定的工作状态，连续不断地将蒸发器所处 的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上部，实现了垂直方向远距离冷热能量 输运过程。 实施例3 :本实施例的蒸发器换热子系统、冷凝器换热子系统与实施例1相同，热 管工质内循环子系统的基本构成与实施例1类同，只是无气体压縮机，故只能实现热管循 环过程。 本实施例先将各部件按附图3所示安装，将热管工质内循环子系统抽真空并充入 适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动蒸发器换热子系统和冷凝器换热子 系统，便启动运行；一定时间后，蒸发器换热子系统、热管工质内循环子系统、冷凝器换热子 系统都会进入稳定的工作状态，连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷 凝器所处的系统最上部，实现了垂直方向远距离冷热能量输运过程。 实施例4 :本实施例的蒸发器换热子系统、冷凝器换热子系统与实施例1相同，热 管工质内循环子系统的基本构成与实施例1类同，只是系统中没有气体压縮机、储液器和调节阀，故只能实现热管循环过程，为简化型热管工作流程。 本实施例先将各部件按附图3所示安装，将热管工质内循环子系统抽真空并充入 适量的循环工质后，启动蒸发器换热子系统和冷凝器换热子系统，便启动运行；一定时间 后，蒸发器换热子系统、热管工质内循环子系统、冷凝器换热子系统都会进入稳定的工作状 态，连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上部，实现 了垂直方向远距离冷热能量输运过程。 实施例5 :本实施例的热泵(或热管)工质内循环子系统、冷凝器换热子系统与实 施例1相同，只是蒸发器换热子系统是由多个蒸发器构成，各蒸发器间相互并联，各蒸发器 的蒸发器与所处环境换热连接件(管)、蒸发器与所处环境换热用的设备相互独立蒸发器 与所处环境换热连接件(管)12、蒸发器与所处环境换热用的设备13与某个蒸发器11构成 一个蒸发器换热子系统；而蒸发器与所处环境换热连接件(管)32、蒸发器与所处环境换热 用的设备33与另一个蒸发器37构成另一个蒸发器换热子系统，本实施例是多个蒸发器供 热， 一个冷凝器散热，为多供一系统。 本实施例先将各部件按附图5所示安装，将热泵(或热管)工质内循环子系统抽 真空并充入适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动各个蒸发器换热子系统 和冷凝器换热子系统，再启动气体压縮机4，系统便启动运行；一定时间后，各个蒸发器换 热子系统、热泵(或热管)工质内循环子系统、冷凝器换热子系统都会进入稳定的工作状 态，连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上部，实现 了垂直方向远距离冷热能量输运过程。 实施例6 :本实施例的热泵(或热管)工质内循环子系统、蒸发器换热子系统与实 施例1相同，只是冷凝器换热子系统是由多个冷凝器构成，各冷凝器间相互并联，各冷凝器 的冷凝器与所处环境换热连接件(管)、冷凝器与所处环境换热用的设备相互独立冷凝器 与所处环境换热连接件(管)21、冷凝器与所处环境换热用的设备22与冷凝器1构成一个 冷凝器换热子系统；而冷凝器与所处环境换热连接件(管)43、冷凝器与所处环境换热用的 设备44与冷凝器40构成另一个冷凝器换热子系统；本实施例是一个蒸发器供热，多个冷凝 器散热，为一供多系统。 本实施例先将各部件按附图6所示安装，将热泵(或热管)工质内循环子系统抽 真空并充入适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动蒸发器换热子系统和各 个冷凝器换热子系统，再启动气体压縮机4，系统便启动运行；一定时间后，蒸发器换热子 系统、热泵(或热管)工质内循环子系统、各个冷凝器换热子系统都会进入稳定的工作状 态，连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上部，实现 了垂直方向远距离冷热能量输运过程。 实施例7 :本实施例的热泵(或热管)工质内循环子系统与实施例1相同，只是 蒸发器换热子系统是由多个蒸发器构成，冷凝器换热子系统也是由多个蒸发器构成，各蒸 发器间相互并联，各蒸发器的蒸发器与所处环境换热连接件(管)、蒸发器与所处环境换 热用的设备相互独立蒸发器与所处环境换热连接件(管)12、蒸发器与所处环境换热用 的设备13与某个蒸发器11构成一个蒸发器换热子系统；而蒸发器与所处环境换热连接件 (管)32、蒸发器与所处环境换热用的设备33与另一个蒸发器37构成另一个蒸发器换热子 系统；各冷凝器间也相互并联，各冷凝器的冷凝器与所处环境换热连接件(管)、冷凝器与所处环境换热用的设备相互独立冷凝器与所处环境换热连接件(管)21、冷凝器与所处环 境换热用的设备22与冷凝器1构成一个冷凝器换热子系统；而冷凝器与所处环境换热连接 件(管)43、冷凝器与所处环境换热用的设备44与冷凝器40构成另一个冷凝器换热子系 统；本实施例是多个蒸发器供热，同时有多个冷凝器散热，为多供多系统。
本实施例先将各部件按附图5所示安装，将热泵(或热管)工质内循环子系统抽 真空并充入适量的循环工质后，再将调节阀调整为合适开度，启动各个蒸发器换热子系统 和各个冷凝器换热子系统，再启动气体压縮机4，系统便启动运行；一定时间后，各个蒸发 器换热子系统、热泵(或热管)工质内循环子系统、各个冷凝器换热子系统都会进入稳定的 工作状态，连续不断地将蒸发器所处的系统最下部的热能，提升到冷凝器所处的系统最上 部，实现了垂直方向远距离冷热能量输运过程。
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权利要求
一种垂直方向远距离冷热能量输运系统，主体结构包括冷凝器、储液器、调节阀、液体工质母管、1～50个重力势能回收压气机、降压型气液分离器、膨胀阀、分液器、均液管、蒸发器、蒸发器气体收集母管、气体工质输运母管、气体压缩机、冷凝器分气母管和均气管；其特征在于处于系统最上部的冷凝器中的气态工质将热能传递给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位置的环境空气后，发生相变，转化为液态工质，流入储液器；储液器中的液态工质经调节阀调节流量后沿垂直管路朝蒸发器方向流动，液态工质下降进入一个重力势能回收压气机，在重力势能回收压气机内，液态工质将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能，旋转的机械能作为动力源，使气体工质母管中的气体增压后向上流动；从重力势能回收压气机流出的液态工质继续沿垂直管路朝蒸发器方向流动，再下降进入第二个重力势能回收压气机，将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能，再次朝蒸发器方向流动，直到进入最后一个重力势能回收压气机，从最后一个重力势能回收压气机流出的液态工质进入降压型气液分离器，在降压型气液分离器内，实现气液分离，并形成稳定的液态工质工作面，实现对蒸发器的稳定供液；从降压型气液分离器出来的液态工质进入膨胀阀调节流量，再经分液器、均液管，均匀地流入蒸发器，液态工质在蒸发器内吸收所处位置的热能发生相变，转化为气态工质，经各分支管进入蒸发器气体收集母管，气体工质从蒸发器气体收集母管流入气体工质输运母管，朝冷凝器方向向上流动，先流过最下面的重力势能回收压气机，气体工质被提升压力后继续在气体工质输运母管内向上流动，依次通过其它的重力势能回收压气机进入气体压缩机，提高气体压力后进入冷凝器分气母管，由均气管将冷凝器分气母管中的气体均匀分配到冷凝器中，在冷凝器中将系统内的热能排放给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位置的环境空气后，工质发生相变，转化为液态工质，流入储液器；如此循环往复，不断地将系统最下部的蒸发器处的热能提升到冷凝器所处的系统最上部，实现垂直方向远距离冷热能量输运。
2. 根据权利要求1所述的垂直方向远距离冷热能量输运系统，其特征在于重力势能回收压气机回收利用垂直方向远距离输运冷热能量时液相工质的重力势能降低液体管道内的工作压力；重力势能回收压气机的具体数量根据垂直方向的高度、管路的承压能力及重力势能回收压气机的性能因素确定；降压型气液分离器将重力势能回收压气机出口的流体进行气液分离并降压和稳压，使进入蒸发器的溶液压力稳定；冷凝器工作环境温度低于蒸发器工作环境温度，控制部分无须采用调节阀调节和控制时系统中无需安装储液器、调节阀和气体压縮机；最低部的蒸发器采用双循环可控热管系统中的双循环系统，以提高蒸发器的换热效率；气体压縮机的安装位置在气体工质输运母管上的任何一个位置；蒸发器、冷凝器的数量是一个或多个，蒸发器多个，冷凝器一个，构成多供一系统；蒸发器一个，冷凝器多个，构成一供多系统；蒸发器多个，冷凝器多个，构成多供多系统。
全文摘要
本发明属于能源工程技术领域，涉及一种热管循环与热泵循环组合用于垂直方向远距离冷热能量输运系统装置，处于系统最上部的冷凝器中的气态工质将热能传递给与其相连的制冷设备或冷凝器所处位置的环境空气后，发生相变，转化为液态工质，流入储液器；储液器中的液态工质经调节阀调节流量后沿垂直管路朝蒸发器方向流动，液态工质下降进入一个重力势能回收压气机，液态工质将重力势能产生的压力能转化为旋转的机械能，作为动力源，又使气体工质母管中的气体增压后向上流动；顺序循环完成垂直远距离冷热能量的输运，具有能量输运距离大，热效率高，传输过程安全稳定，设备装置原理可靠，结构新颖，操作方便等优点，适用于垂直方向的冷热量输运。
文档编号F25B27/00GK101749887SQ20091023111
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者刘勋, 刘瑞景, 孙晖, 王兆俊, 田小亮 申请人:青岛大学