一种多用途泵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工程热力学及流体机械范畴，涉及热能转换与利用，尤其涉及利用中低品位热能转换成液体或气体的势能的热动力循环栗系统。
【背景技术】
[0002]在过去，地球上的人和动物数量少，人类生活水平低、以农耕为主、工业不发达，能源消耗少，地球上的热量主要来自于太阳辐射，在此期间，太阳照射到地球的热量与地球吸收、反射、水蒸发的热量是处于一种稳定的自然动态平衡状态。而今(特别是工业革命之后)，地球上人和其它动物数量(包括人工养殖)数倍增加，人类的生产、生活活动所需要的能源、资源也大量增加，有资料显示，大约有85%?90%的能源是以转换成热能后再加以利用的，这使得地球周围的热量大大增加，同时所增加的大量的热量，无论是地球上的高品位热能被利用之后，还是高温太阳能到达地球之后，最终都耗散成中低品位热能，产生所谓“室温效应”，导致全球气候变暖，从而打破了原有的自然动态平衡状态。特别是对化石能源的开采、加工、消耗，对森林植被的破坏等，造成了现在的气候变化、臭氧层破坏、城市热岛效应、冰山融化、海平面上升，森林衰竭、土地荒漠化、草场退化、生物多样性减少、环境污染等问题。为解决这些问题，并尽可能恢复到原始自然平衡状态，人们采取了一系列减少热量排放、降温和治理环境污染等措施，包括:(I)改变能源结构，发展利用清洁能源和可再生能源，减少对燃烧性能源的供应。(2)节约利用能源，通过管理节能、技术节能等手段，减少对能源的消耗。(3)有效利用能源，通过按质用能、按需用能和对能量的分级多次利用及减少过程的推动力等方式减少能量损失，提高能源利用率。(4)植树造林、增加植植被吸收热量，同时静化空气和水源。上述这些措施都是行之有效的，但并不是全面的。
[0003]近年来，人们在采取了吸收中低品位热能、降低大气温度的同时，也将吸收的热能经过提升品位并转换成其它形式能量的存在方式，例如:利用热栗循环方式吸收热能由旋转膨胀机驱动发电机发电或带动旋转水栗提水或带动其它工作机械。但这些循环的输出能量转换方式，即便不考虑变速传动环节，最少要经过旋转膨胀机和工作机械两个环节，其效率最高也是两者的乘积，效率较低，设备复杂，同时旋转膨胀机、变速机构和各种工作机械在工作过程中还要散发出大量热量到大气中。
[0004]目前市场上销售的热栗热水器具有空气调节及加热水的多功能，但在用于制冷时，是向环境排放热量，且不具有提升输送流体的功能。
[0005]本申请人的中国专利授权公告号为CN1036089C的“气动液体栗”和中国专利授权公告号为CN1069953C的“气动栗”两项发明专利，只是利用了压缩空气提升输送液体，不具有吸收环境中的热能加以利用的功能。另外，本申请人的中国专利授权公告号为CN102538296B的“多用途热力机械”和中国专利授权公告号为CN103277937的“多用途热栗”两项发明专利，它具有吸收环境中的热能用于提升输送液体、制冷，制热等多功能，但它们只是基于有机工质和采用气体压缩机的热栗动力循环系统，有机工质热栗循环仍有以下不足:(1)压缩机的成本较高，(2)有机工质存在泄漏并与被提升流体混合污染的可能性。
[0006]本人认为，既能给地球降温，又能利用中低品位能作为动力的最好方式之一是:研发一种既能不断地聚集吸收中低品位热能，又能利用中中低品位热能直接驱动栗提水，再将水用于灌溉、喷洒、蒸发散热或过滤空气或过滤水，之后形成小区域冷热气流交换、降雨的生态循环系统。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是:提供一种能吸收利用中低品位热能的多用途栗系统，即该栗系统既可聚集吸收中低品位热能、给地球降温，又可同时用于提升输送流体、加热流体、过滤流体;既可采用水蒸气工质，也可采用有机工质；既可吸收单一热源热能，也可同步吸收多热源热能;且能量转换环节少、投资成本低的多用途栗系统。
[0008]为达到上述目的和解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是:
[0009]一种多用途栗系统，是一种用于吸收中低品位热量，降低大气温度、同时提升输送液体或压缩气体或制热的栗系统，该系统主要由热动力单元、主气动容积栗、冷凝器、循环气动容积栗、管路及工作其内的工质组成;所述热动力单元是一集聚、吸收多种中低品位热能，再将其转化成气态热动力的热力生成子系统，热动力单元上设有工质进流口和工质出气口；所述主气动容积栗是指以压缩气体或蒸汽为动力，用于提升输送或压缩流体的容积式主工作栗，所述循环气动容积栗是指以压缩气体或蒸汽为动力，用于工质循环的容积式栗，主气动容积栗和循环气动容积栗都是具有两个及以上气体驱动膨胀腔和两个及以上被输送流体工作腔的气体动力驱动与输送流体一体化的且其气体驱动膨胀腔经过绝热处理的容积式栗，主气动容积栗和循环气动容积栗的气体驱动膨胀腔上都分别设有连通气态工质的进气口、出气口及被输送流体工作腔上都分别设有连通被输送流体的进流口、出流口，主气动容积栗及循环气动容积栗的进流口吸入流体，其出流口输出经过压缩或增压的流体;所述冷凝器上设有连通气态工质的进气口和连通液态工质的出流口及冷凝剂进口和冷凝剂出口；所述热动力单元的工质进流口与循环气动容积栗的被输送流体的出流口通过管路相连通，热动力单元的工质出气口与主气动容积栗的气态工质进气口通过管路相连通，主气动容积栗的气态工质出气口通过管路与冷凝器的气态工质进气口相连通，冷凝器的液态工质出流口与循环气动容积栗的被输送流体的进流口通过管路相连通，循环气动容积栗的气态工质进气口、出气口分别与主气动容积栗的气态工质进气口、出气口通过管路并联或串联在主气动容积栗的气态工质出气口与冷凝器的气态工质进气口之间。
[0010]上述栗系统不同于现有栗技术之处:(I)本发明是一种基本的热动力循环系统。这种循环按所用工质类别，可分为水蒸气工质循环和有机工质循环。这种循环工质的循环动力来源是安装于冷凝器后端的循环栗，不同于热栗循环动力来源于安装在冷凝器前端的压缩机；(2)传统的蒸汽动力循环系统中，动力转换装置一般都采用的是膨胀动力机，以实现封闭循环。膨胀动力机是将热动力转换成机械运动，再带动发电机或栗或其它工作机械工作，要实现工作目的，在不考虑变速传动环节时，一般也需要经过两个以上的转换环节，这会造成效率较低；(3)作为特例采用的水蒸气朗肯循环的蒸汽往复栗是直接采用水蒸气动力驱动，其膨胀做功后的乏汽及其余热经消声器直接排入大气或排入废气室内，所消耗的水通过补水系统供给，这是一种开路循环，本发明为闭路循环；(4)本发明中的动力转换装置与其工作机械采用的是气体驱动与栗送流体一体化的由两个及以上气体驱动膨胀腔及两个及以上被输送流体工作腔且气动驱动腔经过绝热处理的气动容积栗，主气动容积栗和循环用栗都直接采用可闭路循环的热动力驱动的气动容积栗，该系统既适合水蒸气工质也适合有机工质；既可输送液体，也可以压缩气体；(5)本发明可直接利用工业余热、余压、废气，也可吸收利用大气、水中的热能；(6)在低扬程时使用本发明栗系统，效率较高，所需能量品位较低。这是由于，输入栗腔内的热量QI =输出功W+输出散热Q2，由于输出功W=系统最大值，从压力公式或定熵膨胀过程做功公式中可以发现，输入压力一定时，输出压力越低，即需要的扬程越低，压力或输出膨胀功W就越大，在Ql—定时(即在热能和机械能转移和转换时，输入能量的总量保持守恒)，W越大，Q2越小，所以栗系统的转换效率越高。同样地，在输出扬程一定时，输入Ql越多，则W和Q2都增多；(7)本发明之所以采用容积式栗，还由于容积式栗既可适用于气体介质，也可以适用于液体介质或混合介质。此外，气动容积栗的动力转换与栗一体化，扬程与压差成正比，栗的流量与压力差无直接关系，栗的功率正比于压力差和流量，能量转换环节少，因此，栗系统在低扬程运行时会产生意想不到的热能转换成液体势能的效率。
[0011]需要进一步说明的是，本申请文件中所称气动容积栗包括:适合于闭路循环的气动隔膜栗、气动活塞栗、增压式气动容积栗、囊式气动栗(本申请人发明的公开号CN1190156的囊式“气动栗”、CN102538296A “多用途热力机械”中所采用的囊式气动栗)等。本申请文件中所称热动力单元，包括但不限于:各种太阳能热动力发生子系统，工业余热废热转换及热动力发生子系统，地热、生物质能转换及热动力发生子系统，风能与空气能、太阳能结合的热动力发生子系统，多种能量与空气中热能、水中热能耦合的混合热动力发生子系统及其单工质、双工质循环，复叠式热交换循环，回热、过热循环等热动力系统。
[0012]上述的一种多用途栗系统，改进的技术方案是，在主气动容积栗的出气管路与循环气动容积栗的出流管路之间安装有回热器，主气动容积栗的出气口与回热器的第一进气口连通，回热器的第一出气口与冷凝器的工质进气口连通；回热器的第二进流口与循环气动容积栗的出流口相连通，回热器的第二出流口与热动力单元的业态工质回路相连通。
[0013]上述的一种多用途栗系统，可供选择的技术方案是，将主气动容积栗的出流口通过管路与冷凝器的冷却剂进口相连通。此方案可将被输送流体直接作为冷却剂使用，主气动容积栗同时兼顾冷却剂的循环栗作用。
[0014]上述的一种多用途栗系统，改进的技术方案是，在所述主气动容积栗的进气口和出气口之间并联有单向阀或单向膨胀阀，单向阀或单向膨胀阀的进气口与主气动容积栗的出气口通过三通相连通，单向阀或单向膨胀阀的出气口与主气动容积栗的进气口通过三通相连通，所述单向膨胀阀是指具有独立单向阀和独立膨胀阀串接后共同功能的等效一体化阀装置。该方案能使气动容积栗两气动工作腔换向时，完成工作的一气动腔的高压气体可部分自动反馈到另一正在工作的气动腔内，以提高循环效率。
[0015]上述的一种多用途栗系统，可供选择的技术方案是，在所述主气动容积栗的进气口和出气口之间并联有开关膨胀阀，所述开关膨胀阀是指具有独立开关阀和独立膨胀阀串联后共同功能的等效一体化阀装置;当系统输送的是液体时，开关膨胀阀开通，冷凝器做换热器使用，此时系统主要用于热量交换并加热液体。
[0016]上述的一种多用途栗系统，可供选择的技术方案是，在热动力单元的出气口、主气动容积栗的进气口、主气动容积栗的出气口之间通过管路连通有喷射器，主气动容积栗的出气口通过管路与喷射器的低压进流口相连通，热动力单元的出气口通过管路与喷射器的高压进流口相连通，喷射器的混合出流口通过管路与主气动容积栗的进气口相连通。此方案可提高系统的循环效率。
[0017]上述的一种多用途栗系统，可供选择的技术方案是，当被输送流体需要过滤或者将上述栗系统同时用于过滤流体、输送流体时，可在主气动容积栗的进流口或出流口上安装过滤器。
[0018]上述的一种多用途栗系统，可