专利名称：一种用于发电的动力循环系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于发电的动力循环系统。背景技术：
在有热源的情况，一般常用的发电方法是朗肯循环，它由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器四个主要装置组成。朗肯循环中水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环。这种方法要求热源的温度比较高，通常都要求在500°C以上，对于低于该温度时，效率就会下降，此时一般采用卡琳娜循环，该方法与朗肯循环在技术原理上是相同的，只是不采用水作为工质，而是采用氨水等可以在低温蒸发的物质作为工质，卡琳娜循环在300°C的中温热源中效率还可以接受，但是在更低的温度下，特别是在100°C附近的低温热源，目前还没有找到比较好的利用方法。地球有丰富的环境能源太阳能、地热能、冬夏季节地温与大气温差能、海水温差能等等，特别是采集太阳能进行低温发电，足够人类使用千百万年。但是低温发电目前技术目前不过关，或者成本太高。需要找到一个低成本的低温发电技术，同时解决发电效率低下的问题。不仅仅如此，本发明在解决了低温发电相关的技术问题时，还顺带着解决了多种能量源共同发电的难题，并解决了太阳能、风能等发电时由于发电量不规律而带来的不能上网的难题。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种用于发电的动力循环系统。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于发电的动
力循环系统，包括高位水池和低位水池，所述的高位水池与低位水池之间通过管道连接有水力发电机，其特征在于所述的高位水池与低位水池上通过管道还连接有活塞式水泵，所述的活塞水泵上还连接有动力系统，所述的动力系统包括风力系统或热力系统。所述的活塞式水泵不少于2个。所述的热力系统包括热源和冷源，所述的热源上连接有蒸发装置，所述的蒸发装置设置于蒸发室内，所述的冷源上连接有冷凝装置，所述的冷凝装置设置于冷凝室内，所述的蒸发室通过管道分别与活塞的左右两腔连接，所述的冷凝室通过管道分别与活塞的左右两腔连接，所述的管道上设置有阀门，所述的蒸发室与冷凝室之间连接有通道一，通道内设置有液态工质，所述的通道上设置有使液态工质从低
压的冷凝室向高压的蒸发室流动的液压调节泵，所述的活塞与活塞式水泵连接。所述的风力系统包括叶轮、曲柄、连杆，风力推动叶轮旋转带动曲柄连杆机构推动活塞式水栗。一种将200°C以下温度的低温热源的能量转化为动力的动力系统的实现方法为通过在热力系统的蒸发室内在低于工质沸点的温度下减小液体工质表面张力来增大单位时间内液态工质气体产生的量和在冷凝室中减小局部风速来增大单位时间内液态工质凝结的量来推动活塞。一种用于将液体工质蒸发成为气体工质的蒸发室，其特征在于所述的蒸发室内液态工质所产生的蒸发量通过在蒸发室内增大液体工质与热源的接触面积、增大液体工质与空气的接触面积、增大气体的流速来实现。所述的一种用于将液体工质蒸发成为气体工质的蒸发室，其特征在于所述的蒸发室内包括至少一个蒸发皿，每两个相邻的蒸发皿之间通过通道连接，所述的蒸发皿包括蒸发皿壳体，蒸发皿壳体上设有毛细蒸发装置，所述的毛细蒸发装置分为两层，毛细层和热源层，所述的蒸发皿壳体的一侧设置有进水管道，进水管道上设置有进水调节阀。一种用于将气体工质冷凝成为液体工质的冷凝室，其特征在于所述的冷凝室内气态工质所产生的冷凝量通过在冷凝室内增大气体与冷源的接触面积、减小乃至防止液体工质与空气的接触面积、减小冷凝室局部气体工质的流速来实现。所述的一种用于将气体工质冷凝成为液体工质的冷凝室，其特征在于所述的冷凝室中至少包括I套冷凝装置，所述的冷凝装置包括集流板，所述的集流板上设置有多个冷凝管，所述的每相邻的两个冷凝管之间设置有导热片，所述的冷凝管自上而下相通。与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下本发明与朗肯循环和卡琳娜循环都具有工质消耗少，运行成本低的优点，相比朗肯循环和卡琳娜循环，本发明由于将热源/冷源的功能看作是水泵，利用工质获得的势能而不是利用工质获得的动能来发电，因而不需要太高的热源温度，因而可以实现低温热源的发电，100°c甚至更低温度的热源也足以使整个循环过程正常进行。这是目前所知唯一一个实现了该目标的动力循环系统。由于本发明在多个蒸发室、多个冷凝室结构的场合允许多个蒸发室/冷凝室共享一个水力发电机，导致系统设计非常灵活，可以把分散到各地的热能聚集起来发电，这是其他方法很难做到的，特别是在大面积太阳能发电的场合，该特点能够大辐度降低建设成本。另外本发明由于采用水的势能作为能量贮存的方式，可以根据上网的需要随时发电，彻底解决了太阳能电或者风电不能上网的技术难题。本发明便是这些高效率技术的汇总，其中的许多单项技术其应用范围非常广泛，不仅仅能用于发电，也能用于产生原动力对外做功，并能解决太阳能、风能发电由于发电不受控所带来的不能上网等难题。四
图1为本发明动力循环系统基本原理不意 图2为本发明毛细蒸发皿结构示意 图3为本发明的第二种复合方式毛细蒸发装置；
图4为本发明的第三种复合方式毛细蒸发装置；
图5为本发明采用多个蒸发皿阵列的蒸发室结构示意 图6为本发明微小冷凝管集群的冷凝装置结构示意 图7为本发明串联活塞结构示意 图8为本发明多个蒸发室、冷凝室共享一个活塞系统的结构示意 图9为本发明多个活塞系统共享一个水力发电机的结构示意 图10为本发明风速调节装置横截面示意 图11为本发明双动力循环系统原理示意图； 图12为本发明风力推动的动力循环系统原理示意图。附图标记说明1-热源，2-冷源，3-蒸发装置，4-冷凝装置，5-蒸发室，6-冷凝室，7-液态工质，8-低压气态工质，9-高压气态工质，10-活塞腔，11-活塞，12-阀门，13-热源层，14-毛细层，15-毛细蒸发皿壳体，16-进水管道，17-进水调节阀门，18-毛细蒸发装置，19-通道一，20-通道二，21-冷凝管，22-导热片，23-集流板，24-活塞系统，25-高压气体总线，26-低压气体总线，27-液体工质总线，28-活塞式水泵，29-高位水管，30-高位水池，31-低位水管，32-低位水池，33-水力发电机，34-风速调节机构，35-液压调节泵，36-曲柄，37-连杆，38-叶轮。五具体实施例方式 一种用于发电的动力循环系统，包括高位水池30和低位水池32，所述的高位水池30与低位水池32之间通过管道连接有水力发电机33，所述的高位水池30与低位水池32上通过管道还连接有活塞式水泵28，所述的活塞水泵28上还连接有动力系统，活塞式水泵不少于2个,所述的动力系统包括风力系统或热力系统。所述的风力系统包括叶轮38、曲柄36、连杆37，风力推动叶轮(38)旋转带动曲柄连杆机构推动活塞式水泵(28)。所述的热力系统包括热源I和冷源2，所述的热源I上连接有蒸发装置3，所述的蒸发装置3设置于蒸发室5内，所述的冷源2上连接有冷凝装置4，所述的冷凝装置4设置于冷凝室6内，所述的蒸发室5通过管道分别与活塞11的左右两腔连接，所述的冷凝室6通过管道分别与活塞11的左右两腔连接，所述的管道上设置有阀门12，所述的蒸发室5与冷凝室6之间连接有通道一，通道内设置有液态工质7，所述的通道上设置有使液态工质7从低压的冷凝室6向高压的蒸发室5流动的液压调节泵35，所述的活塞11与活塞式水泵28连接。本发明中热力系统是提供一个简易发电系统或提供一个往复运动的原动力系统，把热源的作用看作是一种产生高压气体的的能量源，而把冷源的作用看作是一种产生低压气体的能量源，高压源与低压源交替作用在活塞上，使活塞出现往复运动，导致活塞对外做功。本发明人对这种思路进行了详细的分析，确认了这种方法只有解决了能量密度太小的难题后才是可行的，它至少需要四个部组件高温热源蒸发液态工质产生高压气体的蒸发室、低温热源将气体转化为液态工质的冷凝室、将冷凝室中的液态工质泵入蒸发室的泵以及利用高压气体和低压气体推动机械产生运动的做功系统。本发明包括热源I和冷源2，所述的热源I上连接有蒸发装置3，所述的蒸发装置3设置于蒸发室5内，所述的冷源2上连接有冷凝装置4，所述的冷凝装置4设置于冷凝室6内，所述的蒸发室5通过管道分别与活塞11的左右两腔连接，所述的冷凝室6通过管道分别与活塞11的左右两腔连接，所述的管道上设置有阀门12，所述的蒸发室5与冷凝室6之间连接盛有液态工质7的容器，所述的容器与蒸发室5和冷凝室6相通，所述的阀门12连接有控制系统(参见图1)。本发明由热源1、蒸发装置3和蒸发室5组成一个高压气态工质发生装置；由冷源
2、冷凝装置4和冷凝室6组成一个低压气态工质发生装置；由阀门组12、活塞腔10和活塞11组成一个活塞装置；冷凝室6中的液态工质7可以流动到蒸发室5中；蒸发室5中的高压气态工质9可以流动到活塞装置中；活塞装置中的气态工质可以流动到冷凝室6中。
将200°C以下温度的低温热源的能量转化为动力的动力系统的实现方法通过在蒸发室5内增大单位时间内液态工质7气体产生的量和在冷凝室6中增大单位时间内液态工质7凝结的量来推动活塞11。蒸发室5内液态工质所产生的量通过在蒸发室内增大液体工质7与热源I的接触面积、增大液体工质I与空气的接触面积、增大气体的流速来实现。冷凝室6内液态工质所产生的量通过在冷凝室内增大气体与冷源2的接触面积、减小乃至防止液体工质7与空气的接触面积、减小冷凝室局部气体工质的流速来实现。
其工作过程为
热源I将热量传递给蒸发装置3，蒸发装置3位于蒸发室5内，将液态工质7蒸发成为高压气态工质9，设压强为P，在此同时，冷凝装置4在冷凝室6内将低压气态工质8 (其压强为P’)冷凝成为液态工质7，并将热量传递给冷源2，高压气态工质9和低压气态工质8可以通过阀门组ΑΒΑ’ B’进入到活塞腔10中，在At时间段内阀门A和Α’打开而B和B’关闭，此时高压气态工质9作用在活塞11的左面，而低压气态工质8作用在活塞右侧，由于Ρ>Ρ’，因此能够推动活塞向右运动；在下一个At时间段内阀门B和B’打开而A和Α’关闭，此时低压气态工质8作用在活塞11的左面，而高压气态工质9作用在活塞右侧，由于Ρ>Ρ’，因此能够推动活塞向左运动，这样活塞11就可以发生往复运动，实现对外做功的目的，如果活塞11连接着往复式直线发电机，或者通过曲柄连杆等运动转换装置转化为转动后驱动旋转式发电机，就可以实现发电的目的。本发明所述的蒸发室，蒸发室5中或外壁有热源I的热能直接或间接作用于工质，使一部分液态工质变成气态。本发明所述的冷凝室通过冷源直接或间接作用于气态工质，使一部分气态工质转化为液态工质。本发明所述的工质是指高温能从液态转化为气态、低温能从气态转化为液态的物质，在大多数情况下工质都选用的是水。所述的阀门是指在需要的时刻可以打开或关闭通道的装置。(参见图8)本发明包括至少一个蒸发室5、至少一个冷凝室6、至少一个活塞11以及连接各部分的通道和阀门等组成，发电或做功是通过液态工质在蒸发室蒸发时获得的高压气态工质推动活塞往复运动，然后气态工质转化为低压进入冷凝室6，在冷凝室6由气态冷凝成为液态，并通过通道进入蒸发室5。活塞往复运动时便可以发电或对外做功，本发明所述的蒸发室其特征在于蒸发室5中或外壁有热源2的热能直接或间接作用于工质，使一部分液态工质变成气态。本发明所述的冷凝室6，通过冷源直接或间接作用于气态工质，使一部分气态工质转化为液态工质。本发明所述的工质是指高温能从液态转化为气态、低温能从气态转化为液态的物质。在卡诺循环、朗肯循环以及斯特林循环中，实质上也包含有蒸发室、冷凝室、泵和做功系统的结构，事实上所有的热动力循环系统都具有类似的结构，只是在蒸发室、冷凝室、泵或者做功系统的具体实现方法上有所差异。实践表明，现有的这些动力循环方法在低温热源情形下的效率非常低，以至于不具有实用性。为了克服现有动力循环方法效率低的缺陷，本发明人对低温热源保持高温热源同等做功能力的方法进行了研究
根据气体状态方程
权利要求
1.一种用于发电的动力循环系统，包括高位水池(30)和低位水池(3 2 )，所述的高位水池(3 O )与低位水池(3 2 )之间通过管道连接有水力发电机 (33)，其特征在于所述的高位水池(30)与低位水池(32)上通过管道还连接有活塞式水泵 (28)，所述的活塞水泵(28)上还连接有动力系统,所述的动力系统包括风力系统或热力系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于发电的动力循环系统，其特征在于所述的活塞式水泵(28)不少于2个。
3.根据权利要求1所述的一种用于发电的动力循环系统，其特征在于所述的热力系统包括热源(I)和冷源(2 )，所述的热源(I)上连接有蒸发装置(3 )，所述的蒸发装置(3 )设置于蒸发室(5)内，所述的冷源(2)上连接有冷凝装置(4)，所述的冷凝装置(4)设置于冷凝室(6)内，所述的蒸发室(5)通过管道分别与活塞(11)的左右两腔连接，所述的冷凝室(6) 通过管道分别与活塞(11)的左右两腔连接，所述的管道上设置有阀门(12)，所述的蒸发室(5)与冷凝室(6)之间连接有通道一，通道内设置有液态工质(7)，所述的通道上设置有使液态工质(7)从低压的冷凝室(6)向高压的蒸发室(5)流动的液压调节泵(35)，所述的活塞(11)与活塞式水泵(28)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于发电的动力循环系统，其特征在于所述的风力系统包括叶轮(38)、曲柄(36)、连杆(37)，风力推动叶轮(38)旋转带动曲柄连杆机构推动活塞式水泵(28)。
5.一种将200°C以下温度的低温热源的能量转化为动力的动力系统的实现方法其特征在于所述的实现方法为通过在热力系统的蒸发室(5)内在低于工质沸点的温度下减小液体工质表面张力来增大单位时间内液态工质(7)气体产生的量和在冷凝室(6)中减小局部风速来增大单位时间内液态工质(7)凝结的量来推动活塞(11)。
6.一种用于将液体工质蒸发成为气体工质的蒸发室，其特征在于所述的蒸发室(5) 内液态工质所产生的蒸发量通过在蒸发室内增大液体工质(7)与热源(I)的接触面积、增大液体工质(I)与空气的接触面积、增大气体的流速来实现。
7.根据权利要求6所述的一种用于将液体工质蒸发成为气体工质的蒸发室，其特征在于所述的蒸发室(5)内包括至少一个蒸发皿，每两个相邻的蒸发皿之间通过通道(20)连接，所述的蒸发皿包括蒸发皿壳体(15)，蒸发皿壳体(15)上设有毛细蒸发装置(18)，所述的毛细蒸发装置(18)分为两层，毛细层和热源层(13)，所述的蒸发皿壳体(15)的一侧设置有进水管道(16 )，进水管道(16 )上设置有进水调节阀(17 )。
8.一种用于将气体工质冷凝成为液体工质的冷凝室，其特征在于所述的冷凝室(6) 内气态工质所产生的冷凝量通过在冷凝室内增大气体与冷源(2)的接触面积、减小乃至防止液体工质(7)与空气的接触面积、减小冷凝室局部气体工质的流速来实现。
9.根据权利要求8所述的一种用于将气体工质冷凝成为液体工质的冷凝室，其特征在于所述的冷凝室(6)中至少包括I套冷凝装置(4)，所述的冷凝装置(4)包括集流板(23)， 所述的集流板(23)上设置有多个冷凝管(21)，所述的每相邻的两个冷凝管(21)之间设置有导热片(22)，所述的冷凝管(21)自上而下相通。
全文摘要
本发明涉及一种用于发电的动力循环系统，其方法是将低温热源、风能产生动力作为动力源，推动活塞式水泵将低位水池中的水抽到高位水池中，借助水力发电机在高位水池中的水流入低位水池时发电，就可以解决多种能量源共同发电，以及有些能量源不受控发电所带来的不能上网问题。对低温热源产生动力的技术问题，依据低温蒸发理论优化了蒸发室、冷凝室及活塞结构，使之适用于太阳能、光热、地热、废气余热等有低温热源的场合，允许100℃左右的热源发电。
文档编号F01K11/00GK102996321SQ20121048127
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者贾东明 申请人:贾东明