专利名称：一种热能机械能转换装置及其转换方法
技术领域：
本发明属热能机械能转换设备技术领域，特别涉及一种利用工业的低温排热和太 阳热能，转换为机械能的装置及其转换方法。
背景技术：
发电厂又称发电站，电厂靠燃煤或石油燃烧产生高压蒸汽推动汽轮机发电，投资 较大，不仅需消耗能源(煤，石油，天然气，核能等)，而且排放二氧化碳等废气、废热对环境 造成危害。利用硅晶片光伏板将太阳能转换成电能，转换效率低，成本较高。太阳能热水器由于无法将热水变成蒸汽，因而不能驱动发电机组，一般只能作为加热生活用热水。同时，工 业的低温排热，如蒸汽冷凝水、锅炉的排烟等仅有部分热量被回收利用，仍有相当大部分热 量排放，无法充分回收利用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种热能机械能转换装置，将利用太阳能、锅炉排烟的热 量、设备冷却热量、蒸汽凝结水的余热等目前再利用效果不理想的余热(废热)转变为机械 能或其它能量形式。为达到上述目的，采用的技术方案是一种热能机械能转换装置，包括加热箱、冷 却器，其特征在于内置热交换器的密闭容器与液压缸连接，并液路相通，所述加热箱的进 出口通过加热阀门、加热泵与所述热交换器的进出口管道连接，构成加热回路；所述冷却器 通过冷却阀门、冷却泵与所述热交换器的进出口管道连接，构成冷却回路。所述热能机械能转换装置，热能转换为机械能的方法特征在于利用密闭容器内 液体温度的变化产生相应的压力变化，进而使与密闭容器连接、并液路相通的液压缸内的 活塞杆伸出或回缩，热能转换为机械能。热能转换为机械能的方法，步骤为a.将所述密闭容器内充满液体；b.利用太阳能或工业排放废热加热加热箱，使所述加热箱内置液体温度升高；c.升温阶段开通加热回路，关闭冷却回路，所述加热箱内置液体通过热交换器热 交换，使密闭容器内液体温度升高液体膨胀，产生压力，推动液压缸的活塞伸出作机械运 动；d.升温过程完成后，开通冷却回路，关闭加热回路，所述冷却器内置液体通过所述 热交换器热交换，使所述密闭容器内的液体温度降低体积收缩，密闭容器内的压力变成负 压，液压缸的活塞因降温降压而回缩运动。本发明与现有技术相比，优点是结构简单无需大量投资；对安装环境要求不高， 可利用太阳能、工业生产发生的余热、废热进行能量转换，将热能转换机械能，再通过机械 能转换为电能。在能量转换过程中无二氧化碳、废气排出，不消耗其它能源，可在大部分地区安装使用。
以下结合附图和具体实施方式
，对本实用新型作进一步说明
图1为本发明结构示意图。图中，1-冷却器；2-密闭容器；3-热交换器；4-液压缸；5-发电机；6_机械杠杆； 7_加热阀门；8-加热箱；9-加热泵；10-冷却阀门；11-冷却泵。
具体实施例方式一个密闭容器充满水后，水温从常温升高，容器内的压力也会升高，如用一个10 吨的密闭水罐做为热能转换装置，设计的容器面积与活塞的面积比为320 1，活塞的直 径为40cm，水温从10度上升到50度，根据水温和水的密度体积的关系，水的体积要膨胀 0. 118立方米，密闭容器的体积不变，则液体的体积变化可推动活塞可伸出1. 5米；水温升 高1度，活塞可产生1. 9吨的推力。理论上排放温度大于当时的水温，实际最好能大于水温 3度以上。本发明一种热能机械能转换装置，结构如图1所示包括加热箱8、冷却器1，其特征 在于内置热交换器3的密闭容器2与液压缸4连接，并液路相通，所述加热箱8的进出口 通过加热阀门7、加热泵9与所述热交换器3的进出口管道连接，构成加热回路；所述冷却 器1通过冷却阀门10、冷却泵11与所述热交换器3的进出口管道连接，构成冷却回路。利用密闭容器2内液体温度的变化产生相应的压力变化，进而使与密闭容器2连 接、并液路相通的液压缸4内的活塞杆伸出或回缩，热能转换为机械能。热能转换为机械能的方法，特征在于a.将所述密闭容器2内充满液体；b.利用太阳能或工业排放废热加热加热箱8，使所述加热箱8内置液体温度升 尚；c.升温阶段开通加热回路，关闭冷却回路，所述加热箱8内置液体通过热交换器3 热交换，使密闭容器2内液体温度升高、液体膨胀，产生压力推动液压缸4的活塞伸出作机 械运动；d.升温过程完成后，开通冷却回路，关闭加热回路，所述冷却器1内置液体通过所 述热交换器3热交换，使所述密闭容器2内的液体温度降低、体积收缩，密闭容器2内的压 力变成负压，液压缸4的活塞因降温降压而回缩运动。图1还示出了液压缸4的活塞杆通过杠杆6 (或其它机械装置)与发电机组5相 连接，使这种机械运动转换为电能，完成升温、降温发电过程。实施例1利用太阳能或阶段性排放的废热实现热能机械能转换。白天或有排放废热能时，利用太阳能热水器或废热将加热箱8内的水或液体加 热，一般太阳能可以将水从15度加热到60度，与液压缸4相连的充满水或液体的保温密闭 容器2内安装有热交换器3，在常温的情况时，关闭冷却阀门10、冷却泵11，打开一个或多个 加热阀门7和加热泵9，用加热箱8的热水通过热交换器3将密闭容器2内的水或液体升温，密闭容器2内的水或液体膨胀产生压力，推动液压缸4内的活塞伸出作机械运动，带动 杠杆6(或其它机械装置)驱动发电机5发电；升温发电过程完成后，全部关闭加热阀门7、 加热泵9，打开冷却阀门10和冷却泵11，利用冷却器1将密闭容器2内的液体温度降低，体 积收缩，密闭容器2内的压力会变成负压，液压缸4的活塞会因降温降压而收缩运动，用机 械杠杆6 (或其它机械装置)与发电机组5相连接，使这种机械运动转换为电能，完成降温 发电过程。图1中为充分利用太阳能升温，采用2个水箱(或多个水箱)作加热箱8，白天 用太阳能(或废热排放)对加热箱8进行加热，在晚上或无废热排放时，进行上述升温、降 温发电工作。实施例2用废热源直接加热实现热能机械能转换装置。有废热源排放废热时，加热箱8即为利用排放废热设备，排放废热设备的排放口 与热交换器3的进口管道连接，热交换器3出口通过废热排放装置排空，直接用废热使密闭 容器2内的水或液体升温、体积膨胀，推动液压缸4的活塞伸出产生机械运动。同样，升温 完成后接通冷却回路，利用冷却器1将密闭容器2内的液体温度降低、体积收缩，密闭容器2 内的压力变成负压，液压缸4的活塞反向收缩运动，用杠杆6(或其它机械装置)与发电机 5相连，使这种机械运动转换为电能。
权利要求
一种热能机械能转换装置，包括加热箱(8)、冷却器(1)，其特征在于内置热交换器(3)的密闭容器(2)与液压缸(4)连接，并液路相通，所述加热箱(8)的进出口通过加热阀门(7)、加热泵(9)与所述热交换器(3)的进出口管道连接，构成加热回路；所述冷却器(1)通过冷却阀门(10)、冷却泵(11)与所述热交换器(3)的进出口管道连接，构成冷却回路。
2.权利要求1所述热能机械能转换装置，热能转换为机械能的方法特征在于利用密 闭容器(2)内液体温度的变化产生相应的压力变化，进而使与密闭容器(2)连接、并液路相 通的液压缸(4)内的活塞杆伸出或回缩，热能转换为机械能。
3.根据权利要求2所述热能转换为机械能的方法，其特征在于a.将所述密闭容器(2)内充满液体；b.利用太阳能或工业排放废热加热加热箱(8)，使所述加热箱(8)内置液体温度升尚；c.升温阶段开通加热回路，关闭冷却回路，所述加热箱(8)内置液体通过热交换器(3) 热交换，使密闭容器(2)内液体温度升高液体膨胀，产生压力，推动液压缸(4)的活塞伸出 作机械运动；d.升温过程完成后，开通冷却回路，关闭加热回路，所述冷却器(1)内置液体通过所述 热交换器(3)热交换，使所述密闭容器(2)内的液体温度降低体积收缩，密闭容器(2)内的 压力变成负压，液压缸(4)的活塞因降温降压而回缩运动。
全文摘要
热能机械能转换装置，包括加热箱、冷却器，特征在于内置热交换器的密闭容器与液压缸连接、并液路相通，加热箱的进出口通过加热阀门、加热泵与所述热交换器的进出口管道连接，构成加热回路；所述冷却器通过冷却阀门、冷却泵与热交换器的进出口管道连接，构成冷却回路，利用密闭容器内液体温度的变化产生相应的压力变化，进而使液压缸内的活塞杆伸出或回缩，热能转换为机械能。本发明的优点是结构简单无需大量投资；对安装环境要求不高，可利用太阳能、工业生产发生的余热、废热进行能量转换，将热能转换机械能，再通过机械能转换为电能。在能量转换过程中无二氧化碳、废气排出，不消耗其它能源，可在大部分地区安装使用。
文档编号F01K27/00GK101876262SQ200910050160
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者周建平 申请人:周建平