一种转化低温热源热量为可利用能量的方法及静态装置制造方法
【专利摘要】一种转化低温热源热量为可利用能量的方法及静态装置，属于能量收集传递技术。本发明采用黑体辐射原理，使用一热的良导体黑色球体连接低温热源，黑色球体置于空心椭圆半球的半球实体一侧球心处，另一个球心处设置石墨空心黑色球体，空心黑色球体设置一小孔，使用喇叭体内表面连接小孔口部和椭圆半球内表面，黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成真空密闭内腔并嵌置于热的不良导体棒材中，空心椭圆半球内表面和喇叭体内表面都为镜面；将低温热源产生的热辐射，经椭圆半球内表面和喇叭体内表面反射后进入黑色空心球内腔，使黑色空心球吸收热辐射后温度升高；利用温度升高后的黑色空心球具有的热能，转化低温热源热量为可利用能量。
【专利说明】一种转化低温热源热量为可利用能量的方法及静态装置
【技术领域】
[0001]本发明属于能量收集传递【技术领域】，尤其与一种转化低温热源热量为可利用能量的方法及静态装置有关。
【背景技术】
[0002]在现有的热力学理论中，处于孤立系统中两物体通过热传递的方式最终达能到两物体的等温平衡，并且认为热量只能从高温物体向低温物体传递。热传递的方式有传导、对流和辐射，从辐射方式来分析，虽然辐射本身是各相同性的(各方向幅射量相同)，但其幅射出来的能量实质-光子却是可以通过镜体折射，镜面反射等方式来改变方向的，也就是说，幅射热传递的方向是可控的。那么如果我们隔绝传导和对流的热传递方式(或者减少它们的影响，以至于可忽不计)，只用幅射传热，控制辐射热传递方向实现单向热传递，就可以将低温物体产生的热辐射实现单向热传递，收集热辐射产生高温物体，将低温热源的热量转化为可有效利用的能量。所以，根据这一理论可以实现从低温物体收集热量进行有效利用。
[0003]本专利申请文件中涉及到了黑体、黑体辐射。在热力学理论上，黑体是一种理想的物质，是指能够全部吸收入射的任何频率的电磁波的理想物体，实际上黑体是不存在的。但可以用某种装置近似地代替黑体。黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不会反射任何辐射，故黑体是绝对黑色的。理论上黑体会放射频谱上所有波长之电磁波。黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。
【发明内容】
[0004]本发明的目的根据辐射方式热传递方向可控的原理，提供一种无需消耗外部能源就能有效利用低温热源能量的方法及使用该方法的静态装置。
[0005]为此，本发明采用以下技术方案:一种转化低温热源热量为可利用能量的方法，其特征是:使用一黑色球体连接低温热源，黑色球体置于空心椭圆半球的半球实体一侧球心处，另一个球心处设置空心黑色球体，该空心黑色球体设置一小孔形成近似的黑体，使射线通过小孔可以进入黑色空心球内腔被黑色空心球吸收，不能辐射出来；使用喇叭体内表面连接所述小孔的口部和椭圆半球内表面，黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成真空密闭内腔，避免形成对流，空心椭圆半球内表面和喇叭体内表面都为镜面；将低温热源产生的热辐射，经椭圆半球内表面反射后通过所述小孔进入黑色空心球内腔，或经喇叭体内表面多次反射后也通过所述小孔进入黑色空心球内腔，使黑色空心球吸收热辐射后温度升高；然后可以有效利用温度升高后的黑色空心球具有的热能，实现转化低温热源热量为可利用能量。
[0006]椭圆球有两个数学上的球心点，并且具有这样的性质:从椭圆球的一个球心点发出的所有光线(不论哪个方向)，经过椭圆球内表面的一次反射后都交汇于另一个球心点。上述方案中与低温热源连接的黑色球体和空心黑色球体分设与椭圆半球的两个球心点，则黑色球体的辐射大约超过一半能通过一次反射后集束于空心黑色球体上，余下的辐射通过喇叭体内表面的多次辐射也集束于空心黑色球体上。
[0007]低温热源的能量就能被集聚后有效加以利用，热能的利用过程就是一个高温转化为低温释放能量的过程，释放的能量又能通过其他传递途径最终被低温热源吸收，形成循环使用。
[0008]为增加上述技术方案中黑色空心球的温升，可以将多个所述黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成的真空密闭内腔进行串接，构成多级热收集传递结构，相邻两个椭圆半球的其中一个球心重合，黑色空心球位于该重合的球心处。通过多级叠力口，达到较大的温升。
[0009]为集聚转化更多的热能，还可以将多个上述真空密闭内腔串接组成的多级热收集传递结构进行并联排列，通过多列叠加，达到更大的热能集聚。
[0010]一种转化低温热源热量为可利用能量的静态装置，其特征是，该静态装置包括热的不良导体制成的棒材以及内嵌于该棒材的空心椭圆半球内镜面、喇叭体内镜面和空心石墨球,空心石墨球设置一小孔，该小孔口部与喇机体内镜面小端连接，空心椭圆半球内镜面与圆锥体内镜面大端连接，空心椭圆半球内镜面、喇叭体内镜面和空心石墨球连接构成一个内腔真空密闭的热收集传递机构，空心石墨球位于具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球其中一个球心处，所述棒材两端分别设置为低温连接端和高温连接端，低温连接端和高温连接端都为热的良导体，低温连接端上设置一黑色圆球良导体，该黑色圆球良导体置入具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球另一个球心处；高温连接端与空心石墨球连接，吸收空心石墨球的热辐射。
[0011]作为对上述静态装置的完善，所述的棒材可以内嵌有串接的多个所述的热收集传递机构，相邻两个具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球的其中一个球心重合，所述的空心石墨球位于重合的球心处。通过多级热收集传递的叠加，可以达到更大的温升。
[0012]所述的与高温连接端相邻的空心石墨球嵌入高温连接端内部，使高温连接端能更充分的吸收空心石墨球的热辐射。
[0013]每个所述的静态装置可以由多个所述的棒材并列连接构成，棒材低温连接端相连，高温连接端相连，可以在高温连接端集聚更多的热能。
[0014]使用本发明可以达到以下有益效果:通过无需消耗外部能量的热收集传递机构控制低温热源的热辐射的传递方向，实现热能集聚形成可以利用的高温热能，达到了有效利用低温热源的热量，并且在高温转低温的热能利用过程中又能实现能量的循环，保证了低温热源的热量用之不竭，对国际能源和人类发展意义重大:(I)可以无需在消耗能源资源，解决人类发展的能源供应问题，保证了人类的永恒发展；(2)热能的利用过程是一个清洁的过程，解决了人类利用能源过程中产生的环保问题，实现人类永续可持续发展。
【专利附图】
【附图说明】:
[0015]图1是本发明方法的原理示意图。
[0016]图2是本发明装置的结构示意图。
【具体实施方式】[0017]本发明方法如图1所示，使用一黑色球体2连接低温热源1，黑色球体2置于空心椭圆半球3的半球实体一侧的球心处，另一个球心处设置空心黑色球体5，空心黑色球体5设置一小孔形成近似的黑体，使射线通过小孔可以进入黑色空心球内腔被黑色空心球吸收，不能辐射出来；使用喇叭体4的内表面连接所述小孔的口部和椭圆半球3的内表面，黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成真空密闭内腔,空心椭圆半球3的内表面和喇叭体4的内表面都为镜面，多个所述的真空密闭内腔进行串接，构成多级热收集传递结构，进行多级叠加，相邻两个椭圆半球的其中一个球心重合，黑色空心球5位于该重合的球心处；将低温热源I产生的热辐射，经椭圆半球内表面反射后通过所述小孔进入黑色空心球内腔，或经喇叭体内表面多次反射后也通过所述小孔进入黑色空心球内腔，使黑色空心球吸收热辐射后温度升高；然后有效利用温度升高后的黑色空心球具有的热能，实现转化低温热源热量为可利用能量。
[0018]上述方法中，还可以将多个上述真空密闭内腔串接组成的多级热收集传递结构进行并联排列，通过多列叠加，达到更大的热能集聚。
[0019]如图2所示，本发明装置包括热的不良导体制成的棒材11以及内嵌于棒材的空心椭圆半球内镜面8、喇叭体内镜面10和空心石墨球9，空心石墨球设置一小孔，该小孔口部与喇叭体内镜面小端连接，空心椭圆半球内镜面与圆锥体内镜面大端连接，空心椭圆半球内镜面、喇叭体内镜面和空心石墨球连接构成一个内腔真空密闭的热收集传递机构，空心石墨球9位于具有所述空心椭圆半球内镜面8的椭圆半球其中一个球心处,前述热收集传递机构有多个，呈前后串接，相邻两个具有所述空心椭圆半球内镜面8的椭圆半球的其中一个球心重合，所述的空心石墨球9位于重合的球心处；棒材11两端分别设置为低温连接端6和高温连接端12，低温连接端6和高温连接端12都为热的良导体，低温连接端6上设置一黑色圆球良导体7，黑色圆球良导体7置入与其相邻的具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球的球心处；与高温连接端相邻的空心石墨球嵌入高温连接端内部，高温连接端吸收空心石墨球的热辐射。
[0020]作为对上述发明装置的完善，每个静态装置可以由多个所述的棒材11并列连接构成，低温连接端6相连，高温连接端12相连，可以在高温连接端上集聚更多的热能。
【权利要求】
1.一种转化低温热源热量为可利用能量的方法，其特征在于:使用一黑色球体连接低温热源，黑色球体置于空心椭圆半球的半球实体一侧球心处，另一个球心处设置空心黑色球体，该空心黑色球体设置一小孔形成近似的黑体，使射线通过小孔可以进入黑色空心球内腔被黑色空心球吸收，不能辐射出来；使用喇叭体内表面连接所述小孔的口部和椭圆半球内表面，黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成真空密闭内腔，空心椭圆半球内表面和喇叭体内表面都为镜面；将低温热源产生的热辐射，经椭圆半球内表面反射后通过所述小孔进入黑色空心球内腔，或经喇叭体内表面多次反射后也通过所述小孔进入黑色空心球内腔，使黑色空心球吸收热辐射后温度升高；然后有效利用温度升高后的黑色空心球具有的热能，转化低温热源热量为可利用能量。
2.根据权利要求1所述的一种有效利用低温热源能量的方法，其特征在于:多个所述黑色空心球内腔、喇叭体内腔和空心椭圆半球内腔连通组成的真空密闭内腔进行串接，构成多级热收集传递结构，相邻两个椭圆半球的其中一个球心重合，黑色空心球位于该重合的球心处。
3.根据权利要求2所述的一种有效利用低温热源能量的方法，其特征在于:多个所述真空密闭内腔串接组成的多级热收集传递结构进行并联排列。
4.一种转化低温热源热量为可利用能量的静态装置，其特征在于:所述的静态装置包括热的不良导体制成的棒材(11)以及内嵌于该棒材的空心椭圆半球内镜面(8)、喇叭体内镜面(10)和空心石墨球(9)，空心石墨球(9)设置一小孔，该小孔口部与喇叭体内镜面小端连接，空心椭圆半球内镜面与圆锥体内镜面大端连接，空心椭圆半球内镜面(8)、喇叭体内镜面(10)和空心石墨球(9)连接构成一个内腔真空密闭的热收集传递机构，空心石墨球位于具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球其中一个球心处，所述棒材(11)两端分别设置为低温连接端(6)和高温连接端(12)，低温连接端(6)和高温连接端(12)都为热的良导体，低温连接端(6)上设置一黑色圆球良导体(7)，该黑色圆球良导体置入具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球另一个球心处；高温连接端(12)与空心石墨球(9)连接，吸收空心石墨球的热福射。
5.根据权利要求4所述的一种转化低温热源热量为可利用能量的静态装置，其特征在于:所述的棒材(11)内嵌有串接的多个所述的热收集传递机构，相邻两个具有所述空心椭圆半球内镜面的椭圆半球的其中一个球心重合，所述的空心石墨球(9)位于重合的球心处。
6.根据权利要求5所述的一种转化低温热源热量为可利用能量的静态装置，其特征在于:所述的与高温连接端相邻的空心石墨球嵌入高温连接端内部。
7.根据权利要求5或6所述的一种转化低温热源热量为可利用能量的静态装置，其特征在于:每个所述的静态装置由多个所述的棒材并列连接构成，棒材低温连接端相连，高温连接端相连。
【文档编号】F24J3/00GK103673362SQ201210338331
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】吕夏春 申请人:吕夏春