用蒸发、升华和冷凝和浮力系数从热能中产生机械/电能的制作方法

文档序号:20270215发布日期:2020-04-03 18:55阅读:334来源:国知局
用蒸发、升华和冷凝和浮力系数从热能中产生机械/电能的制作方法

本发明涉通过基于密闭环境的温度可调的液体(甚至固体或气体)的温度差带来的蒸发/升华和冷凝循环,由包括太阳能或在海洋水中的热能来产生电能或机械能,以及使用浮力系数来提高能源生产的效率。



背景技术:

热能已经投入使用很长时间了。从蒸汽机开始到最新的柴油机,热能一直被转换成机械能或电能。有内燃机和内燃机。蒸汽发动机是外燃发动机,柴油和汽油发动机是内燃发动机。在内燃机中,燃料的热能根据考虑温度-压力-体积关系的热力学定律转化为机械能或电能。然而,在外燃机的作用下,会产生蒸汽并将其用于运行涡轮机或发展兰金循环。煤或其他热能用于蒸汽的产生,包括太阳能。

在一些热能转换为电能或机械能的过程中,外部热能的利用如下所示:

根据美国专利us9297366b2,通过光电产生的离子从高浓度蒸汽转移到低浓度蒸汽,并通过热能将低浓度蒸汽恢复到正常位置。

类似地,在美国专利us8794002b2中,工作流体用作热交换器,由此产生低压和高压区,工作流体从高压侧导向低压侧,并在工作区控制其转化为机械能。

根据us8011182b2a,利用气体和重力的发电机,其效率与作用在自然或人造液体介质中的设备上的浮力一样,并将浮力转换为机械能。所述发电机包括用于多个加权的独特配置的可变密度容器的方法,所述可变密度容器在主要垂直平面上上升和下降并且驱动一个或多个链,带旋转链轮或滑轮的皮带或输送机,主要在水平对齐的轴上垂直布置。

太阳能电池板仅捕获来自太阳的光能并将其转换为电能,并且在阴天等无阳光的时段或夜间需要以电池的形式进行存储。

所有这些转换方法的理论效率均低于65%,实际上更低。

大多数热能转换方法使用高温。由于汽油和柴油发动机使空气温度超过2000摄氏度,燃料完全耗尽。蒸汽能还要求蒸汽温度在600摄氏度左右。即使在其他转换系统中,高温也是首选。由于对温度的要求很高,温度较低的热能(低于10摄氏度)是不能有效利用的。

因此,有必要对低温热能的高效利用进行创新。有必要用更少的成本将巨大的太阳能投入使用。有可以方便地储存能量并在必要时转换成电能的需要。有必要在一定程度上利用可再生太阳能。有必要应对未来的能源危机。有必要找出金融技术系统对能源的需求量,它可能等于/超过当今全世界使用的能源。有必要把浪费的能源和垃圾拿来利用。有必要大力采用清洁能源取代黑色能源。有必要利用太阳能来减少全球变暖。有必要利用丰富的太阳能或地热能来解决能源危机。有必要在冬季开发海洋和海洋中的热能,因为冬季海洋表面的温度非常低。



技术实现要素:

通过蒸发、升华和冷凝过程从热能中产生机械能或电能,同时应用浮力系数以提高能量产生的效率,其中,通过液体在煮沸或固态时获得的蒸汽,当升华或气体在需要蒸发时通过热能输入加压时,允许沸腾或升华温度在液体中以更高的水平/秒上升,这样由于浮力的作用蒸汽在上面加速;因此,当蒸汽上升到使汽轮机保持浸没在液体中的高度时,获得的能量增加;气体通过汽轮机旋转,蒸汽通过冷凝器中的液体冷凝,冷凝器的温度在正常情况下为不超过待蒸发、升华和冷凝的容器内液体(或固体)的沸点/升华点,或通过任何其他可能的方式蒸发、升华或冷凝的蒸汽温度。

当蒸汽上升通过液室中的液体时,它向上加速,然后旋转浸没在液体中的涡轮,产生的能量等于液体重量,该能量等于通过涡轮的气体体积乘以涡轮机的高度。此外,蒸汽在蒸汽介质中从蒸发介质流到汽轮机冷凝介质的过程中,能量也会增加。

任何程度的温差都可以很容易地利用,即使是低温(比如说零摄氏度和10摄氏度或更低),也会通过浮力系数产生能量。由于该技术即使在低温下也能使用,易于使用的储能介质,如盐类和氢氧化物(如naoh),其中在脱水过程中储存热能,并通过其水化或从储存在融化阶段的盐或甚至在0摄氏度以上的海洋中的水中的潜热获得热能时;在冬季,海洋表面温度冻结,起到自然储存的作用。或者,天然的或其他的热水源也可以用作热能的存储源。

本发明可将低温热能转换为机械能或电能。它可以将输入热能转换为超过100%的输出,而无需花费额外的材料或能量。能轻松、低成本、简单地利用太阳能的巨大热能,而低成本成为制约太阳能应用的瓶颈。它具有简单的存储机制,我们甚至可以存储大量能量并根据需要进行利用。借助这项技术,我们可以低成本,轻松地将数百兆瓦的电能存储数月或更长时间。通过这样的化学品(例如盐或氢氧化物的水合和脱水等)给出的低温输出存储可以在不丢失存储的能量的情况下输送。能提供热能的废物可以被最好地利用。由于太阳能是一种可再生的清洁能源,因此可以最大限度地利用和储存巨大的能源,从而减少黑色能源和全球能源的消耗。最终有助于在一定程度上解决未来的能源危机。海洋中的大量能量处于最佳状态,海洋中的水温低于0摄氏度,地表温度在冬季结冰,这是最好的利用方式来产生从未有过的电能。在冬季水温低于0摄氏度且表面温度冻结的海洋中的巨大能量,可以被最好地利用来产生从来没有可能的电能。

附图说明

图1是多个塔的示例实施例,用于实施利用白天阳光和用于夜晚/外面的阳光/冬季的存储系统从热能产生机械能和电能的过程。

图2是单塔的示例实施例,用于实施白天仅使用阳光能量由热能产生机械能和电能的过程。

图3是多个塔的示例实施例,用于实施在白天仅使用阳光能量由热能产生机械能和电能的过程。

图4是多个塔的示例实施例,用于实施在寒冷的湖泊/海洋/海洋上由热能产生机械能和电能的过程,尤其是在冬季(白天和黑夜)期间。

图5是多个塔的示例实施例,用于实施在热水区域(白天/晚上以及可用热水的任何季节)上从热能产生机械能和电能的过程。

具体实施方式

本发明使用以下部件/条目:

表面/平面容器1;

液室2,3,4;

气室5,6,7;

液体涡轮机8,9,10;

气体涡轮机11;

轴12;

发电机13;

塔14;

蒸汽输出管15;

液体输入管16;

冷凝器输入管17;

冷凝器输出管18;

水输入管19;

水输出管20;

水管21;

热水循环管22;

液体再输入部分23;

垫圈24,25;

汽液相阀26;

腔室阀27,28;

液体输入阀29;

液体输出阀30;

冷凝器31;

气缸32;

多个管道33;

推进器34;

化学品储罐35;

发热罐36;

发动机37,38,39;

热水蓄水池40;

热水器41;

水箱42;

脱水容器43;

图1用命名描述。其他图[1-5]彼此相似,仅描述不同之处。

表面/平面容器1是蒸发或升华需要加热的容器。一般来说,它是以平坦的形状制造的,以使来自太阳的热量或来自热储存介质的热水,或当浸入海洋时的热量都会降到最大的表面积。但是,容器的形状应根据使用的热源而改变。表面容器内部有液体。并且将表面容器1保持为可以被加热。因此对于太阳能,它们保持面向太阳光[图1、2、3]。对于来自海洋或湖泊的水的能量,如果冻结了上表面,则将其浸入冰面下的水中[图4,5]。如果所使用的热能产生高温,则相对较小的表面积也可以,例如,用氢气、天然气或其他燃料等加热。这些容器通过管道15和汽液相阀26连接到液室2。腔室中的液体可能与容器中的液体相同,也可能不同。对于如不溶于水的戊烯、丁烷等容器1中的液体,可以在由阀隔开的液室中将水用作液体,但是液室必须容纳液体以获得浮力。

在腔室的顶部有一个液体涡轮机8,它也浸没在液体中。气室的最上面部分与气室5相连。对于多个腔室[图1、3、4、5],气室5通过阀门27连接到液室3。在液室3的顶部如前所述,在液室4的顶部有一个涡轮10。液室4最终连接到气室7。虽然可以根据液室中液体的温度和蒸汽的温度(即液体的b.p.)添加一系列液体和气体室,但我们仅在说明书中考虑了三个的描述。

所有的涡轮机8、9、10都连接到轴12,轴12连接到发电机13。轴和腔室都由塔14支撑。在气室7的下面部分,有液体再输入部分23。在液体再输入部分23的正上方,存在下一个气体涡轮11,气体通过该涡轮通过气缸32流向冷凝器31。还包括也连接到轴12的气体涡轮机11、两个阀29和30以及液体重新输入部分23中的垫圈25。管道17和18分别从冷凝器31向内和向外连接。垫圈24和25以相同的向上和向下流动连接。在垫圈24的上方和气室7中涡轮11的下方,有一个连接到外部电路的推进器34。

冷凝器31通过气缸32与最后一个气室7[图2中的单气室]连接,冷凝器输入管17中包含冷却液,通常为水,其中多个管道33充当蒸汽和冷却液之间的接口。冷凝器31中的多个管最终通过冷凝器出口管18连接到液体再输入部分23。液体再输入部分23最终通过管道16连接到表面容器1。

轴12与发电机13相连,发电机13将涡轮/轴的旋转机械能转换为电能。

此外,为了在不使用阳光的情况下产生电能,如图1所示,使用从化学物质(如氢氧化钠水化或熔盐)或其他方式获得的热水。脱水的盐或氢氧化物被放置在化学品存储罐35中,该化学品存储罐35通过发动机37连接到发热罐36。来自水箱42的水管21还通过发动机38连接到发热罐36。发热罐36被热水蓄水池40包围。来自热水蓄水池40的热水循环管22通过发动机39从下方连接到每个表面/平面容器1。发热罐36连接到热水器41,热水器41包含上述水箱42。热水器41最终连接到脱水容器43。脱水容器是由玻璃、塑料等透明介质覆盖的较大表面积的简单容器,其中的水合盐或氢氧化物被阳光直接蒸发以储存阳光产生的热量。来自容器43的脱水盐或氢氧化物被保存更长的存储时间,或者通过将这些盐或氢氧化物转移到存储罐35来重复使用。

此外,如图4所示冬季使用来自湖、海或具有向上冻结层的海洋的热量,或如图5所示使用来自温泉湖等热水源的热量,则将表面/平面容器1浸入湖、海或海洋中。如图4或5所示,浸入水中的容器也连接到液体再输入部分23的外管16和通过液气相阀26连接到液室的管15。

根据本发明,将液体(或固体或气体)放置在完全封闭的平面容器1中,使其在加热下沸腾(或升华或加压)。容器1可以通过阳光直射[图1、2、3]或其他方式加热,例如,热水[图1、]或浸在湖泊或海洋中[图4、5],甚至其他来源,例如,氢气、天然气、化石燃料、废物等。但是,使用可产生高温的气源,容器1不需要较大的表面积。当液体沸腾(或固体升华或气体增压)时,蒸汽流经管道15通过液气相阀26进入液室2。液室2非常高,完全充满了上述相同的液体或其他液体。在液室的上部,有一个称为液体涡轮机8的涡轮机浸没在液体中。随着液体蒸汽的向上流动,液体涡轮8旋转。旋转的涡轮转动轴12。旋转的轴依次旋转,并由号塔14支撑的发电机13发电。

另一方面,蒸汽从液室2流向涡轮8上方的液室2的上部,并与气体室5汇合。在图1、图3、图4或图5中,随着气室5中的气体压力增加并克服气液段处液室3中液体的重量,气体通过阀门27进入液室3。在液体室3的顶部,涡轮9随着涡轮8旋转,蒸汽被输送到气室6。再次,当气室6中的压力超过气液段中液体的重量时,气体通过阀28进入另一个液室4。在液室4的上部,蒸汽旋转涡轮10,然后气体进入气室7。涡轮机9和10还与12轴相连发电,可进一步增加液室和气室。这样,气体(蒸汽)进入最终的气室(这里是气室7)。

在气室7中,蒸汽压力随时间而增加。蒸汽随着压力升高通过气体涡轮机11和气缸32进入冷凝器。气体通过气缸32进入冷凝器31,以控制压力,压力大小取决于输入能量的温度和冷凝速率。对于较低的冷凝和较高的蒸发,需要较大的汽缸。例如,如果在工作液体(如沸点为39.6摄氏度的二氯甲烷)上施加氢气或其他高温热能,则压力可能迅速增加冷凝器的容量。因此,在冷凝之前,气缸可以保持蒸汽一段时间。气体涡轮机11还连接到轴12,该轴在旋转时发电。现在气体进入冷凝器31。在冷凝器31上,气体通过管道17进入多个管道33。在冷凝器31中,作为蒸汽和液体之间的相互连接介质的多个管道被保持以增加蒸汽的表面积以在冷凝器31中接触外部低温液体(通常是水或其他液体或气体,根据温度要求)。冷凝器31中的水(或其他液体或其他)温度低于多个管道33中的蒸汽温度。因此,蒸汽冷凝将热量传递给冷凝器31中的水(或其他液体)。

最后,冷凝器多个管道33中的液体形式(或固体或稠密气体,取决于待蒸发、升华或加压的材料的性质)的冷凝蒸汽通过冷凝器输出管18和液体输入阀29移动到液体重新输入部分23。当液体再输入部分23和冷凝器输出管18中的冷凝液的重量大于垫圈的重量和垫圈24上方的压力时,它将垫圈25和垫圈24一起逐渐向上推动。随着垫圈24逐渐向上推至推进器34,冷凝器31的外管18中冷凝液的重量增加,垫圈进一步向上推至推进器的开关部分,当垫圈24接触时,开关部分开始向电机输送电流连接到外部电路的推进器。推进器将垫圈24和25一起向下推,并将段23中的液体向外排出。当推进器将垫圈24推到最低位置时,推进器电机的电源开关断开,推进器停止推动。由于进入部分23的垂直液体输出管18中的冷凝液重量增加,垫圈再次像以前一样逐渐向上移动。因此,垫圈24和25向上和向下移动,在液体再输入部分23中积聚的冷凝液不断向外流动,通过阀门30流向管道16,然后流向平面容器1。冷凝后的蒸汽可以通过外部发动机重新输入容器。

这样,只要容器1中有热量供应,就有持续的蒸发和冷凝,系统通过包含由轴12旋转的交流发电机的发电机13发电。蒸发和冷凝过程产生的机械能或电能通过浮力系数(取决于塔室的高度,即气体在液体中上升的高度)高度增加。通过在蒸发和冷凝过程中保持不同的液室,气体可以在一个液室中上升到很高的高度,或者多次上升到很小的高度。

这里,浮力系数被用来提高效率。利用浮力系数,如果允许任何比浸没在其中的液体轻的物体自由移动,则其向上移动的力等于被自由漂浮的物质置换的液体的重量和液体的高度。在这里,自由漂浮的物质是蒸发过程中产生的蒸汽。落在容器上的热能蒸发容器中的液体,这取决于热能的强度、表面积、液体的沸点、液体的质量和液体的蒸发焓。蒸汽作为浸没的物质,其密度低于液体。有一股蒸汽向上流向液室顶部。在这里,向上流动的蒸汽携带的能量取决于被置换液体的重量和涡轮的高度。涡轮的高度越高,由于作用在涡轮上的称为浮力的持续向上力,蒸汽向上加速的程度就越大。

该系统能够利用浮力系数产生多余的能量,因为在底层输入的物质体积和外部热能引起的物质上升体积存在差异。大多数浮力/重力机制失效的原因是,提高液体中低密度物质所获得的能量应同样用于将液体底部的物质输入,以使其连续。或者换句话说,获得的能量等于能量损失。例如,在密度为“d”且高度为“h”的液体中,在底部输入重量为“w”且体积为“v”的低密度物质。由于浮力的作用,它向上加速。得到的能量等于被置换到液体高度的液体的重量减去被提升的物质的重量。引力把物质向下拉。

所以,

能量增益=[(v*d)*g*h]–w*h(i)

[能量=置换的液体质量*重力加速度*高度]&

[质量=体积*密度]

同样,当我们从最低水平输入相同的物质来继续这个过程时,也有能量输入,即能量损失。这种输入能量损失是从上升高度落下的物质所获得的能量减去当我们将相同的物质放在底部相同的液体压力下时,由于顶部整个液体体积的变化而花费在输入上的能量。或由于顶部容积上升而引起的底部压力变化。损失的能量也是一样的。

能量损失=–[(p*v)–w*h]

[体积变化时的能量=压力*液体体积变化=液体上升时和先前高度的压力变化*物质体积]

我们知道,

压力=力/面积=给定结构的置换液重量/置换液面积=(v*d)*g/a

因此,能量损失=((v*d)*g/a)*v

[这里,高度(h)=体积(v)/面积(a)]

所以再次,能量损失=-[[(v*d)*g*h]–w*h](ii)

因此,能量增益=能量损失(i)和(ii)

然而,在我们的系统中,底部的输入物质是密度较小的液体,在允许其上升之前,由外部热能转化为蒸汽。现在,与输入质量相同但密度或体积多次减小的蒸汽上升到一定高度,并从浮力中获得增加的能量。增加的能量是由于输入物质(冷凝液)和上升物质(蒸发蒸汽)的体积差异。增量等于允许上升的蒸汽体积和底部输入的冷凝液体积的倍数。

在上面的方程中,蒸汽的体积是液体体积的n倍,那么

(从蒸汽上升)获得的能量=(n*v*d)*g*h(iii)

假设蒸汽体积是相同质量液体体积的n倍

或者,n=vv/vl=dl/dv[例如.液体至蒸气的密度]

当蒸汽在输入前转化为液体时,

能量损失(液体输入)=δp*v

=[(v*d*g)/a]*v

=[v*d*g*h]

能量增益/能量损失=[(n*v*d*g*h)/(v*d*g*h)]=n

以及获得的净能量=[v*g*d*h]*(n-1)

净功率=[((v*d)*g*h)*(n-1)]/t

这里体积和密度的乘积是质量,当乘以重力加速度时,质量就是重量,

净能量=w*h(n-1)

净功率=w*h(n-1)/t

式中,t是将液体转化为蒸汽所需的时间,随蒸汽上升至高度或将蒸汽转化为液体和液体输入所需的时间,以较早者为准。

因此,所获得的能量是蒸汽体积大于液体体积的倍数。但是,如果使用两种不同的液体,两种液体的密度都会影响产量。蒸汽在保持涡轮的高度处,会置换数倍的输入液体量。因此,旋转涡轮的能量可以通过被置换的质量的重量和涡轮所在的高度来计算。换言之,由于蒸汽而在涡轮机高度处位移的液体的势能减去在冷凝液输入时在该高度处位移的液体的势能就是产生的总能量。

液体涡轮机产生的能量(e1)=置换液体重量(w)*涡轮机的高度(h)*(汽液密度比–1)

通过以下方式给出:

净能量(e1)=产生的能量–损失的能量

=[w*h]*[(dl/dv)-1]

这里,转化为蒸汽的液体的重量取决于液体的汽化潜热、单位时间和单位面积的能量下降率、蒸发容器的表面积、重力加速度、液体密度和蒸汽密度。

现在,蒸发时置换的液体重量计算如下:

考虑到相同冷凝速率,冷凝蒸汽输入时置换的液体重量如下:

因此,e1=[(ef/lv)*a*t]*g*h*[(dl/dv)]-[(ef/lv)*a*t]*g*h

此外,蒸汽通过外部能量冷凝,输入到系统中,体积比汽相小,密度高。在冷凝过程中,由于压力的变化,我们也可以获得一些能量。由于冷凝,蒸汽从蒸汽室进入冷凝器,蒸汽流也会产生一些能量。

通过气体涡轮机,由于气室中气体体积变化而产生的能量可以计算为由于体积变化而完成的功。

如果e2是在压力p下v体积气体冷凝在时间t期间产生的能量,则产生的能量可计算为:

[冷凝率=蒸发率]

产生的总能量(te)=e1+e2

功率如下:

系统的能效由以下公式给出:

冷凝室保持常压,因此,

设置p=101,325n/m2,g=9.8m/s2

系统的效率可以随着总输出的增加而提高,即给定输入所产生的能量。对于给定的液体,除高度外,总能量或效率的所有因素都不能改变。

因此,所产生的能量的效率与蒸汽从塔底流向塔腔的高度直接相关。因此,如果高度增加到要求的程度,效率可以提高,甚至超过100%。

此外,由于液体的密度总是大于蒸汽的密度,因此效率总是正的。因此,该系统的工作是由于气相和液相中给定质量的体积差异,并且高度增加为该系统提供了有力支持。

但是,随着高度的增加,底部的压力增加。燃烧室底部压力的增加减少了蒸汽的体积。由于蒸汽体积的减小,浮力在下方减小,并随着向上加速而逐渐增大。因此,浮力逐渐增加,从而带来元加速度。

为了我们的目的,我们可以考虑蒸汽的平均体积,以考虑置换的液体质量。

底部压力(p2)=[重量/面积]+p1

=[面积*高度*密度*重力加速度]/面积+p1

=[高度*密度*g]+p1

顶部体积(vt)=[ef/lv*a*t]/dv

尽管平均体积随着压力的增加而减小,但在stp时,它始终保持在一半以上。

这里,p1是大气压,vt也是大气压下一定质量的体积,所以,对于给定的输入,两者都是常数。但是,p2随着高度的增加而增加。因此,平均体积随着高度的增加而减小,从而增加了蒸汽密度[dv]。

随着高度的增加,平均体积的减少会降低发电量和系统的效率。

dv=m/vt

新密度由下式给出:

dv2=m/va

=m/[vt/2+vt/2(p1/p2)]

=m/[vt/2(1+p1/p2)]

=m/[vt/2+vt/2[p1/((dl*h*g)+p1)]]

因此,蒸汽的密度增加了,但是密度从未增加超过两倍。

在大气压p1下,质量“m”的体积vt是恒定的。

新效率由下式给出:

新的密度可以增加到原来密度的两倍,或者蒸汽的平均体积可以增加到原来的一半,在顶部,效率可以下降50%,在顶部和底部的蒸汽被认为是相同的。尽管如此,随着高度的增加,它仍然可以达到100%以上。在达到蒸发和/或升华和/或加压气体蒸汽的临界温度和压力之前,可达到该高度。

压力升高对蒸发潜热的影响

在压力增加时,蒸汽密度增加,在临界压力下,沸点为汽化潜热为零的温度。

因此,随着压力的增加,沸点升高,但汽化潜热降低。

增加高度有以下好处:

它增加了容器上液体沸腾的压力。它增加了压力,从而减少了汽化潜热,从而提高了效率。

随着更多的质量被转换成气态,相同的热量随着高度的增加落在表面上,在该高度处的液体质量(体积等于从容器中的液体蒸发的气体体积)增加。因此,随着高度的增加,效率增加并超过100%。然而,增量不是无穷大的,它仅限于利用热能转化为蒸汽的液体的临界温度和压力。

不同高度戊烷液的效率见下表:

示例

比如说,每平方米330瓦的能量正在下降。容器的表面积[a]为1平方米,太阳能正在下降。假设计算时间是一小时。让液体具有323kj/kg的汽化潜热。假设液体密度为1323kg/m3,蒸汽密度为2.114kg/m3。

现在能量输入[ei]=330*3600=1188kj

效率如下:

效率=输出能量/输入能量*100%

=22557.7/1,188,000*100%

=1.9%

在上面的例子中,如果我们将涡轮机的高度增加到60米,新的计算如下:

新系统的效率达到115%

效率=输出能量/输入能量*100%

=1,353,462/1,188,000*100%

=114.7%

在这里,封闭蒸汽的金属表面的表面积保持在这样一种方式,即它能够以产生蒸汽的速率将冷凝蒸汽所需的热量转移到液体中。

因此,蒸发过程中损失的热量等于蒸发焓。

也就是说,总能量损失等于蒸发过程中获得的总能量。

热量损失=如上的总能量(te).

根据本发明,该系统在沸腾和冷凝的条件下工作。在自然条件下,水的冰点为0摄氏度,因此在冷凝器中可以使用水,容器中液体的沸点应始终高于冷凝器中液体的沸点。如果室温为20摄氏度,任何沸点超过30摄氏度的液体都可以正常使用。因此,待煮沸容器中液体的沸点与冷凝器中液体未冻结的室温之间通常为15摄氏度的温差。一般来说,我们可以使用冷凝器中的水和二氯甲烷(bp,34.6摄氏度),甲醇(bp.63.4摄氏度)、乙醇(bp.74摄氏度)等。

待煮沸的液体是气密的,不与空气接触,因此可以使用自动点火超过350摄氏度的液体。蒸汽的温度永远不会超过100摄氏度。

沸腾的液体完全在管道和腔室中,不能与环境接触,所以它完全减少了液体在气相的危害。

从上面我们可以得出,当液体开始蒸发(沸腾)时,发电就开始了,通常使用的液体沸点较低。比方说,如果我们使用乙醇,沸点大约是64摄氏度,在正常温度约为30摄氏度的地方,几分钟内很容易达到。或者,如果我们使用沸点为34.6摄氏度的二氯甲烷,即使室温在20摄氏度左右,也会开始发电,尽管太阳或其他地方应该有足够的热量。

换言之,如果有足够的热能,发电也会在低温下开始。系统的这一特性可以得到更好的利用。即使是阳光不足的地方也可以开始发电。

存储:

此外,那些释放低温热能并能恢复原状的材料也有可能储存能量。当我们在水中溶解氢氧化钠(naoh)、氯化钙(cacl2)或氢氧化钙(caoh2)时,会释放出热能,使水温上升到80摄氏度或以上。现在,有了足够数量的这种散热材料,就可以产生电能。同样,这些材料可以在阳光下或其他条件下蒸发,并在没有阳光的情况下重新用于电能的生产。

类似地,各种盐具有低熔点,可用于储存,因为它们储存的热量等于蒸发潜热,并在结晶时释放。此外,一些盐,如乙酸钠(ch3coona)、硝酸钙(cano3)等,是过冷或亚稳定的液体,不会在熔点以下结晶。即使在室温下结晶,它们释放的热量也等于汽化潜热。因此,这种盐在使用前不需要保持高于熔点的温度,因此更容易储存。

这里我们取氢氧化钠,它在水中溶解时是放热的。naoh.h2o在水中溶解时释放21.4kj/kg的能量。它在100摄氏度时的溶解能力是1:1。所以,当1公斤氢氧化钠在1升水中溶解时,我们可以得到548.97kj/kg(@21.4kj/mol)的热能,并且由于我们的发明系统将100%或更多的热能转换为电能,因此可以从1kg的干naoh中得到至少100%的能量或548.97kj的电能。1mw每天需要(1mj*84600sec=)84600mj的能量储存。它可以储存在157.39公吨的氢氧化钠中。

同样,考虑到在水中溶解氢氧化钙时释放的能量为16.2kj/mol,我们可以在297.66mtcaoh2中储存1mw的能量,并且需要脱水以供再次使用(297.66立方米*0.005高)。

此外,考虑到在水中溶解氯化钙释放的能量为81.3kj/mol(=739j/gm),我们每天可以在116.913mt中储存1mw的能量。

当乙酸钠加热到高于熔点(即58摄氏度)时,即使在室温下结晶,它也会释放264-289kj/kg的热能。因此,每天储存1兆瓦的能量需要306.5吨醋酸钠,而且,它在冷却的同时释放出额外的热能,也可以有效利用。

当硝酸钙被加热到高于熔点(即42.7摄氏度)时,即使在室温下结晶也会释放153kj/kg(36.1kj/mol)的热能。因此,每天储存1兆瓦能量需要552.9吨醋酸钠。此外,它在冷却时释放额外的热能,也可以有效利用。

在冬季,在一些北部和南部地区,海洋表面的温度可能低于-4摄氏度甚至-30摄氏度或更低。由于如此低的温度,海洋的上部被冻结,但在一定厚度的冰下仍有水,保护着水中的野生生物。因此,水的温度肯定高于0摄氏度。考虑到液态丁烷的沸点为-1摄氏度,熔点为-114摄氏度,我们可以在我们的系统中使用它来产生电能。在这里,煮沸是由冰下高于0摄氏度的水来完成的,而冷凝则可以在冰表面进行,无论达到-50摄氏度或更低,温度通常低于-4摄氏度。从中可以获得巨大的能量。一公升水含有4.1千焦/千克。也就是说,一立方米的水可以储存4兆焦耳的能量,而温差只有一度。因此,利用这种巨大的能源可以轻易地产生数千兆瓦的能量。

但是,如果表面温度始终低于-10摄氏度,我们可以使用其他液体来提高效率。比如说氯的沸点是-35摄氏度。因此,如果表面温度持续下降到-35摄氏度以下,那么可以用氯水代替丁烷。同样,异丙烷的沸点为-10摄氏度,可用于持续低于-10摄氏度的温度。然而,在夏季,这些液体如丁烷、异丙烷、氯等可能会转化为气体,因此应保存在能够承受所需压力的冷库或储罐中。我们系统中的液体会随着温度的变化而变化。假设温度接近20摄氏度,则为二氯甲烷(bp,39.6摄氏度)、戊烷(沸点36摄氏度)或沸点超过30摄氏度的类似液体。而那些低沸点的液体在明年冬天温度降到-4摄氏度或更低的时候可以再次使用。

综上所述,权利要求所要求保护的发明具有以下用途和优点:

-本发明将热能转换为机械能或电能;

-热能可以100%的转换成机械能/电能或更高,这在之前是不可能的;

-利用太阳能、地热能、氢气等清洁能源;

-必要时,也可以利用其他废物、垃圾、林业产品甚至化石燃料产生热量,转化为机械能和电能;

-可以利用机器或其他工业的热损失;

-它能将低温热能转换成100%或更多的电能或机械能,因此可以使用简单的储存方法;

-易得、环保的化学品可用于能源储存,因此,成本低;

-由于储能成本和资金较低,可以在没有阳光或其他合理热源的地区或时段进行数天或数月或数月以上的巨大能量备份;

-它可用于将大量可利用的太阳能转化为机械能/电能,满足世界对质量能的需求;

-在任何可预见的未来,它解决了未来世界面临的能源危机;

-有助于把清洁能源和可再生能源的生产和消费提高到一个巨大的百分比,减少全球变暖;

-它有助于减少黑色能源的增加使用,并利用废物和垃圾进行能源生产,从而减少污染;

-它有助于满足fin-tech系统所面临的能源需求,到公元2020年,这个系统可能需要全世界现在使用的能源;

-它有助于在没有阳光和温度低于0摄氏度甚至-30摄氏度或更低的冬季利用海洋的巨大能量。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1