一种高效能涡流管动力循环方法与流程

背景技术：
本发明的一种高效能涡流管动力循环方法，属热能动力系统，特别是利用低品位热能发电系统，如利用热电厂废热、地热、太阳能加热、海水温加热、热空气等加热，利用低沸点的制低温工质进行蒸发，通过涡流管能量分离，保存涡流管冷端的工质，利用涡流管热端产生的高温工质加热另外的蒸汽机循环系统的工质，驱动蒸汽机工作对外输出能量，同时消耗热端工质的能量，再与保存的涡流管冷端工质结合，通过阀门切换回流，再次被低品位热能加热，进行循环工作。

现有的低品位热能动力系统由于温差少，输出的能源效率不是很高，还需要外在冷源冷却。

技术实现要素：
一种高效能涡流管动力循环方法目的是：通过涡流管分离能量的原理，提升低品位热能的温度，同时制造内在冷源，提升输出的能源效率，改变现有低品位热能的利用效能。

一种涡流管动力循环方法(专利在申请中)在样品试制过程中发现，结合本人在申请的“一种增强涡流管制冷效率的方法”，申请号：201710956383.3，工作效率更好，换热器效率更高，相当于把专利：一种增强涡流管制冷效率的方法，申请号：201710956383.3结合一种涡流管动力循环方法，并使工质工作流程进行改变，使储液罐出来的工质经热交换器初步加热后，在进入涡流管进口前先通过涡流管热端的换热套加热，达到更有效率的工作，同时，涡流管热端加装换热套后，由储液罐出来的低温工质经热交换器初步换热后进入换热套冷却涡流管热端，涡流管的制冷效率更高。

本发明的一种高效能涡流管动力循环方法的1.具体工作过程分2个独立循环体系：涡流管吸能循环系统与蒸汽机循环系统，由涡流管，涡流管热端的端口一侧换热套，涡流管热端的另一换热套，涡流管吸能循环系统的工质，初级热交换器，末级热交换器，涡流管吸能循环系统的储液罐，初级热交换器，吸能热交换器，末级热交换器，蒸汽机循环系统中的工质，蒸汽循环系统的加热热交换器，蒸汽机，蒸汽循环系统的冷却热交换器，蒸汽机循环系统中的储液罐组成；2个独立循环体系的工质之间经过蒸汽机循环系统的加热热交换器与蒸汽循环系统的冷却热交换器采取逆流方式热交换进行各自的加热与冷却，涡流管吸能循环系统的储液罐中出来的低温工质与热端出来的高温温工质在初级热交换器与末级热交换器中进行换热，其中涡流管吸能循环系统的低温工质由涡流管吸能循环系统的储液罐出来，经初级热交换器初步加热后，通过涡流管热端的端口一侧换热套加热，再经过蒸汽循环系统的冷却热交换器加热，然后经过吸能热交换器吸收外界环境能量介质的能量加热，然后再经过末级热交换器，最后进入涡流管进口进行工作，涡流管冷端出来的低温工质进入涡流管吸能循环系统的储液罐，涡流管热端出来的高温温工质经过蒸汽循环系统的加热热交换器冷却，然后进入前述的末级热交换器冷却，再进入前述的初级热交换器循环至涡流管吸能循环系统的储液罐，完成涡流管吸能循环系统的循环工作；蒸汽机循环系统中的工质，由蒸汽机循环系统中的储液罐出来经过蒸汽循环系统的加热热交换器加热，再经过涡流管热端的另一换热套加热后驱动蒸汽机工作对外输出能源，工质被蒸汽循环系统的冷却热交换器冷却进入蒸汽机循环系统中的储液罐，完成蒸汽循环系统的循环工作；外界环境能量介质经过吸能热交换器吸收外界环境能量介质的能量热后，外界环境能量介质被冷却后排出，排出后的外界环境能量介质温度将低于环境温度。

具体实施方案可以用本人在申请的2项专利“一种涡流管动力工作方法”或“一种涡流管动力循环方法”或其他循环工作流程，其特征在于所述的涡流管吸能循环系统中涡流管吸能循环系统的储液罐出来的低温工质经初级热交换器初步加热后，在进入涡流管进口前先通过涡流管热端的端口一侧换热套加热。

其另一特征在于所述的蒸汽机循环系统中的工质，由蒸汽机循环系统中的储液罐出来经过蒸汽机循环系统中的加热热交换器加热，再经过涡流管热端的另一换热套加热后驱动蒸汽机工作。

在具体实施过程中，根据需要，有可能会取消掉蒸汽机循环系统中的加热热交换器，蒸汽机循环系统中的储液罐出来的工质，经过涡流管热端的另一换热套加热后驱动蒸汽机工作；涡流管热端出来的高温温工质直接进入前述的末级热交换器冷却。

本发明的具体实施例，现以本人在申请的专利“一种涡流管动力循环方法”结合本发明的特征，作为具体之一的实施例加以说明本发明的一种高效能涡流管动力循环方法。

附图说明：

图1：是一种高效能涡流管动力循环方法管路按图1连接方法的说明图，由控制阀一1，换热管一2，隔热液层3，储液罐一4，控制阀二5，储液罐二6，控制阀三7，储液罐三8，热交换器一9，储液罐四10，控制阀四11，热交换器二12，蒸汽机13，热交换器三14，控制阀五15，控制阀六16，储液罐五17，控制阀七18，控制阀八19，热交换器四20，热交换器五21，涡流管进口22，涡流管23，涡流管热端24，涡流管冷端25，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十一28，控制阀十二29，控制阀十三30，控制阀十四31，控制阀十五32，控制阀十六33，热交换器四20进口34，热交换器四20出口35，换热管三36，换热管二37，换热套一38，换热套二39组成。

图2：是换热管一2、隔热液层3的放大图，换热管是缠绕在储液罐外面，被换热管缠绕储液罐内部有隔热液层。

图3：是热交换器说明图，a1热交换器a回路的接口一，a2热交换器a回路的接口二，b1热交换器b回路的接口一，b2热交换器b回路的接口二。

图4：是涡流管23的热端加装了换热套一38，及换热套二39，c1换热套一38回路的接口一，c2换热套一38回路的接口二，d1换热套二39回路的接口一，d2换热套二39回路的接口二。

图5：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

图6：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

图7：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

图8：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

图9：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

图10：与图1对比，指示出的阀门属于打开状态，缺失的阀门属于关闭状态的工作示意图。

具体实施方法：

下面根据说明书附图1具体介绍高效能涡流管动力循环方法：

一.一种高效能涡流管动力循环方法的系统管路连接方法：

【1】把涡流管23的涡流管热端24用管子与热交换器二12a回路的接口一按图1连接，热交换器二12a回路的接口二用管子与热交换器五21b回路的接口一按图1连接，热交换器五21b回路的接口二用管子与热交换器一9b回路的接口二按图1连接，热交换器一9b回路的接口一与涡流管冷端25按图1连接，涡流管冷端25用管子通过控制阀一1与储液罐一4按图1连接；涡流管冷端25用管子通过控制阀十一28与储液罐二6按图1连接；涡流管冷端25用管子通过控制阀十四31与储液罐三8按图1连接；

【2】把涡流管23的涡流管进口22用管子分别与控制阀十27、控制阀十二29、控制阀十五32及热交换器五21a回路的接口一按图1连接；热交换器五21a回路的接口二用管子与热交换器四20a回路的接口一按图1连接；热交换器四20a回路的接口二用管子与热交换器三14a回路的接口一按图1连接；热交换器三14a回路的接口二用管子与换热套二39回路的接口二按图1连接；换热套二39回路的接口一用管子与热交换器一9a回路的接口二按图1连接；热交换器一9a回路的接口一用管子分别与控制阀二5、控制阀三7、控制阀四11按图1连接；

【3】储液罐一4分别用管子独立与控制阀二5、控制阀九26、控制阀十27及换热管二37按图1连接；换热管二37缠绕在储液罐二6上后与控制阀九26按图1连接；

【4】储液罐二6分别用管子独立与控制阀十二29、控制阀十三30、控制阀三7及换热管三36按图1连接；换热管三36缠绕在储液罐三8上后与控制阀十三30按图1连接；

【5】储液罐三8分别用管子独立与控制阀十五32、控制阀十六33、控制阀四11及换热管一2按图1连接；换热管一2缠绕在储液罐一4上后与控制阀十六33按图1连接；

【6】储液罐四10分别用管子与热交换器二12b回路的接口一、换热套一38回路的接口一、控制阀五15、控制阀六16及蒸汽机13的进口按图1连接；热交换器二12b回路的接口二用管子与换热套一38回路的接口二按图1连接；

【7】储液罐五17分别用管子独立与控制阀五15、控制阀六16、控制阀七18、控制阀八19按图1连接；

【8】热交换器三14b回路的接口一用管子分别与控制阀八19及蒸汽机13的出口按图1连接；热交换器三14b回路的接口二用管子与控制阀七18按图1连接；

【9】以上所有的热交换器，为了热交换效果，可能是由一个以上的热交换器串联组合形成；

【10】具体实施过程中，根据需要，有可能会取消掉热交换器五21，让涡流管进口22与热交换器四20a回路的接口二用管子直接连接，而热交换器二12a回路的接口二用管子与热交换器一9b回路的接口二直接连接；

【11】具体实施过程中，根据需要，有可能会取消掉热交换器二12，让涡流管热端24与热交换器五21回路的接口一用管子直接连接，而换热套一38回路的接口二与储液罐四10用管子直接连接；

【12】系统内部低温工质的饱和气压低于涡流管进口22的高温工质蒸气压，压差要达到能够驱动涡流管进行正常工作的压力差，如大于20n/cm²；

【13】储液罐五17的空间位置比储液罐四10空间位置高，确保储液罐五17内的工质在重力作用下自流至储液罐四10内；

【14】储液罐四10，热交换器二12b回路，换热套一38，控制阀五15，控制阀六16及蒸汽机13，储液罐五17，控制阀七18、控制阀八19，热交换器三14b回路组成独立的蒸汽机循环系统；

【15】由于实际设计需要，工质在重力作用下自流设计可以取消，可采取泵送方式传输工质；

二.一种高效能涡流管动力循环方法的具体工作过程分2个独立循环体系：涡流管吸能循环系统与蒸汽机循环系统；

(一)涡流管吸能循环系统

【1】初始状态工作时，见图5，图5与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀二5，控制阀三7，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十一28，控制阀十二29，控制阀十四31，控制阀十六33；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀一1，控制阀四11，控制阀十三30，控制阀十五32；

c.储液罐一4内工质液面处于上升阶段；

d.储液罐二6处于空罐状态；

e.储液罐三8内工质液面处于下降阶段；

f.储液罐三8内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐一4；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐一4；

j.储液罐二6通过控制阀十三30与换热管三36形成循环管路，使储液罐二6的工质蒸汽通过换热管三36被储液罐三8内的工质冷却；

k.当储液罐三8内的工质继续下降，工作状态进入【2】流程；

【2】见图6，图6与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀一1，控制阀二5，控制阀三7，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十二29，控制阀十三30，控制阀十四31，控制阀十六33；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀四11，控制阀十一28，控制阀十五32；

c.储液罐一4处于满罐状态；

d.储液罐二6内工质液面处于上升阶段；

e.储液罐三8内工质液面处于下降阶段；

f.储液罐三8内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐二6；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐二6；

j.当储液罐三8处于空罐状态时，工作状态进入【3】流程；

【3】见图7，图7与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀一1，控制阀三7，控制阀四11，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十二29，控制阀十四31，控制阀十五32；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀二5，控制阀十一28，控制阀十三30，控制阀十六33；

c.储液罐一内工质液面处于下降阶段4；

d.储液罐二6内工质液面处于上升阶段；

e.储液罐三8处于空罐状态；

f.储液罐一内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐二6；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐二6；

j.储液罐三8通过控制阀十六33与换热管一2形成循环管路，使储液罐三8的工质蒸汽通过换热管一2被储液罐三8内的工质冷却；

k.当储液罐一4内的工质继续下降，工作状态进入【4】流程；

【4】见图8，图8与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀一1，控制阀三7，控制阀四11，控制阀九26，控制阀十一28，控制阀十二29，控制阀十三30，控制阀十四31，控制阀十六33；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀二5，控制阀十27，控制阀十五32；

c.储液罐一4内工质液面处于下降阶段；

d.储液罐二6处于满罐状态；

e.储液罐三8内工质液面处于上升阶段；

f.储液罐一4内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐三8；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐三8；

j.当储液罐一4处于空罐状态时，工作状态进入【5】流程；

【5】见图9，图9与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀一1，控制阀二5，控制阀四11，控制阀十27，控制阀十一28，控制阀十三30，控制阀十五32，控制阀十六33；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀三7，控制阀九26，控制阀十二29，控制阀十四31；

c.储液罐一4处于空罐状态；

d.储液罐二6内工质液面处于下降阶段；

e.储液罐三8内工质液面处于上升阶段；

f.储液罐二6内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐三8；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐三8；

j.储液罐一4通过控制阀九26与换热管二37形成循环管路，使储液罐一4的工质蒸汽通过换热管二37被储液罐二6内的工质冷却；

k.当储液罐二6内的工质继续下降，工作状态进入【6】流程；

【6】见图10，图10与图1对比，未画出的控制阀表示是断开

a.下面的控制阀处于关闭状态

控制阀二5，控制阀四11，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十一28，控制阀十三30，控制阀十四31，控制阀十五32，控制阀十六33；

b.下面的控制阀处于开启状态

控制阀一1，控制阀三7，控制阀十二29；

c.储液罐一4内工质液面处于上升阶段；

d.储液罐二6内工质液面处于下降阶段；

e.储液罐三8处于满罐状态；

f.储液罐二6内的工质在重力作用下自流至热交换器一9被初步预热，经过换热套二39加热，再通过热交换器三14被蒸汽循环系统加热，流经热交换器四20进一步被外界环境能量介质加热，再经过热交换器五21的最后加热，进入涡流管进口23工作；

g.外界环境能量介质经过热交换器四20进口34进入热交换器四20换热后，由热交换器四20出口35排出，介质被冷却，温度低于环境温度；

h.涡流管冷端25出来的低温工质在重力作用下自流至储液罐一4；

i.涡流管热端24出来的高温工质进入热交换器二12进行冷却，再经过热交换器五21再次冷却后，流经热交换器一9被进一步冷却，最终汇入储液罐一4；

j.当储液罐二6处于空罐状态时，工作状态进入前面【1】流程，涡流管吸能循环系统如此周而复始的连续运转；

(二)蒸汽机循环系统

a.控制阀五15，控制阀六16关闭，与控制阀七18，控制阀八19打开，储液罐四10内的工质经过热交换器二12被涡流管热端24出来的高温工质加热，再进入换热套一38加热，驱动蒸汽机13工作，对外输出能量，同时该工质进入热交换器三14冷却后进入储液罐五17；

b.储液罐五17内的工质灌满后，控制阀五15，控制阀六16打开，与控制阀七18，控制阀八19关闭，储液罐五17内的工质在重力作用下自流至储液罐四10内，储储液罐五17内的工质排空后，循环进入前面a状态，蒸汽机循环系统如此周而复始的连续运转。

一种高效能涡流管动力循环方法而制造的高效能涡流管动力装置，由控制阀一1，换热管一2，隔热液层3，储液罐一4，控制阀二5，储液罐二6，控制阀三7，储液罐三8，热交换器一9，储液罐四10，控制阀四11，热交换器二12，蒸汽机13，热交换器三14，控制阀五15，控制阀六16，储液罐五17，控制阀七18，控制阀八19，热交换器四20，热交换器五21，涡流管进口22，涡流管23，涡流管热端24，涡流管冷端25，控制阀九26，控制阀十27，控制阀十一28，控制阀十二29，控制阀十三30，控制阀十四31，控制阀十五32，控制阀十六33，热交换器四20进口34，热交换器四20出口35，换热管三36，换热管二37，换热套一38，换热套二39组成，其特征在于高效能涡流管动力装置

【1】把涡流管23的涡流管热端24用管子与热交换器二12a回路的接口一按图1连接，热交换器二12a回路的接口二用管子与热交换器五21b回路的接口一按图1连接，热交换器五21b回路的接口二用管子与热交换器一9b回路的接口二按图1连接，热交换器一9b回路的接口一与涡流管冷端25按图1连接，涡流管冷端25用管子通过控制阀一1与储液罐一4按图1连接；涡流管冷端25用管子通过控制阀十一28与储液罐二6按图1连接；涡流管冷端25用管子通过控制阀十四31与储液罐三8按图1连接；

【2】把涡流管23的涡流管进口22用管子分别与控制阀十27、控制阀十二29、控制阀十五32及热交换器五21a回路的接口一按图1连接；热交换器五21a回路的接口二用管子与热交换器四20a回路的接口一按图1连接；热交换器四20a回路的接口二用管子与热交换器三14a回路的接口一按图1连接；热交换器三14a回路的接口二用管子与换热套二39回路的接口二按图1连接；换热套二39回路的接口一用管子与热交换器一9a回路的接口二按图1连接；热交换器一9a回路的接口一用管子分别与控制阀二5、控制阀三7、控制阀四11按图1连接；

【3】储液罐一4分别用管子独立与控制阀二5、控制阀九26、控制阀十27及换热管二37按图1连接；换热管二37缠绕在储液罐二6上后与控制阀九26按图1连接；

【4】储液罐二6分别用管子独立与控制阀十二29、控制阀十三30、控制阀三7及换热管三36按图1连接；换热管三36缠绕在储液罐三8上后与控制阀十三30按图1连接；

【5】储液罐三8分别用管子独立与控制阀十五32、控制阀十六33、控制阀四11及换热管一2按图1连接；换热管一2缠绕在储液罐一4上后与控制阀十六33按图1连接；

【6】储液罐四10分别用管子与热交换器二12b回路的接口一、换热套一38回路的接口一、控制阀五15、控制阀六16及蒸汽机13的进口按图1连接；热交换器二12b回路的接口二用管子与换热套一38回路的接口二按图1连接；

【7】储液罐五17分别用管子独立与控制阀五15、控制阀六16、控制阀七18、控制阀八19按图1连接；

【8】热交换器三14b回路的接口一用管子分别与控制阀八19及蒸汽机13的出口按图1连接；热交换器三14b回路的接口二用管子与控制阀七18按图1连接；

【9】以上所有的热交换器，为了热交换效果，可能是由一个以上的热交换器串联组合形成；

【10】具体实施过程中，根据需要，有可能会取消掉热交换器五21，让涡流管进口22与热交换器四20a回路的接口二用管子直接连接，而热交换器二12a回路的接口二用管子与热交换器一9b回路的接口二直接连接；

【11】具体实施过程中，根据需要，有可能会取消掉热交换器二12，让涡流管热端24与热交换器五21回路的接口一用管子直接连接，而换热套一38回路的接口二与储液罐四10用管子直接连接；

【12】系统内部低温工质的饱和气压低于涡流管进口22的高温工质蒸气压，压差要达到能够驱动涡流管进行正常工作的压力差，如大于20n/cm²；

【13】储液罐五17的空间位置比储液罐四10空间位置高，确保储液罐五17内的工质在重力作用下自流至储液罐四10内；

【14】储液罐四10，热交换器二12b回路，换热套一38，控制阀五15，控制阀六16及蒸汽机13，储液罐五17，控制阀七18、控制阀八19，热交换器三14b回路组成独立的蒸汽机循环系统；

【15】由于实际设计需要，工质在重力作用下自流设计可以取消，可采取泵送方式传输工质。

上述的隔热液层3采用与工质不相容的低挥发性有机油剂，且有机油剂的密度比工质液化状态时的密度低，比工质汽化状态时的密度高。

上面所述的工质可以是含卤素的液态有机化合物、二氧化碳及其他低沸点液态有机化合物等。

上面所述外界环境能量介质可以是水、空气及其他热载体。

上面所述的蒸汽机13可以是透平机或者是活塞式蒸汽机。

说明书附图中各元件的空间位置不代表实际的位置，每一个换热器可以由多个换热器组成；每个储液罐，可以由多个储液罐组成；涡流管可以根据需要由多支涡流管组成。