专利名称：低温高流速气体动能发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到热功转换热循环领域，具体涉及到一种可大幅度提高发电效率的低温高流速气体动能发电系统。
背景技术：
电能是品质和品位最高的可用能。现代人类社会生存发展永远离不开电能。我国现在已装置近12亿瓧的发电装置，年发电量约5万亿瓧 时。预计2050年，我国社会需求可能将翻两翻。目前我国95%的电能都是由热发电生产的，其中70%是燃煤生产的。燃烧化石能源将亿万年以来地球存储的碳释放在大气中，将严重破坏地球环境的碳平衡，造成极大的生态危机。化石能源亦已面临枯竭的危机。核能源发电存在核泄漏安全隐患，同时核能包括核聚变能也是有限的不可再生矿物能源。因此，寻找可再生绿色能源是我们当前的迫切任务。水力发电，资源量有限，估计可开发水电资源不足2万亿瓧·时；风力发电乐观估计可装机100万台机组，仅能提供约3万亿瓱·时；生物质能源发电存在收集困难，工程化难度大，仍有一定的环境污染问题，虽然在民生低品热应用份额仍不少，但它不是我们绿色能源开发的首选。因此，利用太阳能直接幅射热发电(包括热发电、光伏发电)是人类彻底解决能源问题的根本出路。提高发电效率，降低单位发电成本，使太阳能热发电成本与传统能源发电成本比较有竞争优势，是本发明的目标。传统能源热发电(燃烧化石能源，包括核能)热循环主要有郎肯循环(通过锅炉加热水蒸汽循环)，布雷顿循环(燃气轮机)、奥托循环(点然式内燃机)、笛塞尔循环(压燃式内燃机)几种方式。本文提出一种全新的热力循环方式，即为低温高流速气体动能发电系统，定名为LHP (LOW HIGH POWER)循环，它的热循环效率比较目前规模热发电的几种热循环方式高许多。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种低温高流速气体动能发电系统，以解决现有技术采用太阳能热发电常用槽式、塔式、碟式的方法将太阳能聚焦，产生高温，加热水蒸气实施的方式发电效率较低的技术问题。。为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案—种低温高流速气体动能发电系统，包括第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路，所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路围成一封闭的低温高流速气体动能发电环路；所述第一循环支路进一步包括第一气体压缩机、第一循环工作吸热管、第一气动发电机，所述第一气动发电机分别通过第一循环工作吸热管与所述第一气体压缩机连接；所述第二工作过程循环支路进一步包括第二气体压缩机、第二循环工作吸热管第二气动发电机，所述第二气动发电机分别通过第二循环工作吸热管与所述第二气体压缩机连接；所述第一气动发电机与所述第二气体压缩机通过循环回路连接，所述第二气动发电机与所述第一气体压缩机通过循环回路连接。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，，所述第一气动发电机和第二气动发电机的做功叶轮与前级预压缩机叶轮及发电机共轴，发电机设置在两叶轮之间，做功叶轮在前，其能够对低温高流速气体减速，吸收气体动功，带动发电机和前级预压缩机叶轮并输出电力，还能对已减速的气流做前级预压缩，为下一工作循环气体增加压力。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一气体压缩机和第二气体压缩机接收电力输入轴功。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一循环工作吸热管接受热量，一部分热量被循环气体膨胀吸收，另一部分热量被大气散失。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一气体压缩机和第二气体压缩机压缩的循环气体沿在所述第一热循环支路和第二热循环支路内完成封闭循环，在系统初启动时，将发电机设置在零负荷，第一气体压缩机和第二气体压缩机接收外电源，让气体在循环回路流动，流动的气体接收循环吸热管加热加速气体膨胀，使得气体不断被加速，在恰当的参数时，渐渐增加发电机负荷，直到获得稳定的热平衡全负荷工作状态，第一气体压缩机和第二气体压缩机输入功率可以根据循环吸热管输入热量的状况进行调整，以保证系统的稳定工作。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路还分别包括第一热源储热库和第二热源储热库，所述第一热源储热库连接在所述第一气体压缩机和第二气动发电机之间，所述第二热源储热库连接在所述第二气体压缩机和第一气动发电机之间。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一热循环支路和第二热循环支路还分别包括第一气体冷却器和第二气体冷却器，所述第二气体冷却器连接在所述第一气体压缩机和第二气动发电机之间，所述第一气体冷却器连接在所述第二气体压缩机和所述第一气动发电机之间。依照本发明较佳实施例所述的低温高流速气体动能发电系统，所述第一、第二气体冷却器为低品位热储热库。由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术，具有如下的优点和积极效果本发明提供一种LHP (低温高流速气体动能发电系统)循环气动发电系统，其类似在一个人造极高流速风洞中进行的风力发电，其不同于一般的热机循环过程。结合选用较低比热比值的循环热媒实际循环效率十分接近理想卡诺循环效率；并且它可在很高的等效温度下工作，实施“渐渐滞止”(等温、等压、减速吸收气体动功)，避开设备材料使用温度的制约，LHP循环可以在较低的视值温度下，完成很高等效温度的循环过程，可以获得很高的循环效率。当然，实施本发明内容的任何一个具体实施例，并不一定同时达到以上全部的技术效果。
图1是本发明提供的低温高流速气体动能发电系统实现LHP循环的原理图；图2是二级压缩无冷源LHP循环温熵图；图3是二级压缩无冷源LHP循环工作时序图；
图4是布雷顿循环温熵图；图5是本发明提供的低温高流速气体动能发电系统的第一实施例二级压缩有冷源的原理图；图6是二级压缩有冷源LHP循环共轭温熵图；图7是二级压缩有冷源LHP循环工作时序图；图8是本发明提供的低温高流速气体动能发电系统的第二实施例的原理图；图9是第二实施例LHP循环温熵图；图10是第二实施例LHP循环时序图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。本发明的核心思想在于，设计一个太阳能或其他热能源经气体热力循环把大部分热能转变成气体流动的宏观质量惯性动能的热循环过程，一定的循环压力差使流体完成吸热，膨胀加速流动，热功转换循环过程。在过程中，由气体宏观动能发电装置，完成较高热电效率循环工作。以下简单说明本发明的原理本发明提供一种低温高流速气体动能发电系统，以下简称LHP循环系统，图1是一个无冷源工作的LHP循环工作架构。在图1中第一气体压缩机Al，第一气动发电机A2、第二气体压缩机Bi、第二气动发电机B2，在循环工作吸热管连接成两个封闭的热循环支路。在图1中ΘΑ、ΘB表示热源 (来自太阳能热幅射)，qA1、qB1表示吸热管大气散热，ωΑ出、ωΒ 表示输出轴功，ωΑλ、ωΒλ 表示输入轴功。LHP循环气体延A1 — A2 — B1 —化一A1,完成一个封闭循环。系统与外界没有质量的交换，有热量和功量的交换。两个热循环支路构成一个完全LHP循环。它类似两个开式布雷顿循环把出入口对接起来组成的对偶布雷顿循环。布雷顿循环的理想热效率是以高温差产生的高压比来提高热效率的。它对空气流作很大的压缩，增密增温，以提高热效率。气流动功较小，主要靠燃气热膨胀压差做功。而 LHP循环压差(静压)仅用作流体流动的动力。LHP循环对气流作等密等温减速，可以在较低的温度下完成工作循环，对外作功靠高流速气体动能做功。热功效率对温度不敏感。布雷顿循环温熵图见图4，布雷顿循环输出功见下式
权利要求
1.一种低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，包括第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路，所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路围成一封闭的低温高流速气体动能发电环路；所述第一循环支路进一步包括第一气体压缩机、 第一循环工作吸热管、第一气动发电机，所述第一气动发电机通过第一循环工作吸热管与所述第一气体压缩机连接；所述第二工作过程循环支路进一步包括第二气体压缩机、第二循环工作吸热管第二气动发电机，所述第二气动发电机通过第二循环工作吸热管与所述第二气体压缩机连接；所述第一气动发电机与所述第二气体压缩机通过循环回路连接，所述第二气动发电机与所述第一气体压缩机通过循环回路连接。
2.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一气动发电机和第二气动发电机的做功叶轮与前级预压缩机叶轮及发电机共轴，发电机设置在两叶轮之间，做功叶轮在前，其能够对低温高流速气体减速，吸收气体动功，带动发电机和前级预压缩机叶轮并输出电力，还能对已减速的气流做前级预压缩，为下一工作循环气体增加压力。
3.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一气体压缩机和第二气体压缩机接收电力输入轴功。
4.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一循环工作吸热管接受热量，一部分热量被循环气体膨胀吸收，另一部分热量被大气散失。
5.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一气体压缩机和第二气体压缩机压缩的循环气体沿所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路内完成封闭循环。
6.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路还分别包括第一热源储热库和第二热源储热库， 所述第一热源储热库连接在所述第一气体压缩机和第二气动发电机之间，所述第二热源储热库连接在所述第二气体压缩机和第一气动发电机之间。
7.如权利要求1所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路还分别包括第一气体冷却器和第二气体冷却器， 所述第二气体冷却器连接在所述第一气体压缩机和第二气动发电机之间，所述第一气体冷却器连接在所述第二气体压缩机和所述第一气动发电机之间。
8.如权利要求7所述的低温高流速气体动能发电系统，其特征在于，所述第一、第二气体冷却器为低品位热储热库。
全文摘要
本发明提供一种低温高流速气体动能发电系统，包括第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路，第一工作过程热循环支路和第二工作过程热循环支路围成封闭的低温高流速气体动能发电环路；第一工作过程循环支路进一步包括第一气体压缩机、第一热循环工作吸热管、第一气动发电机，第一气动发电机分别通过第一热循环工作吸热管与第一气体压缩机连接；第二工作过程热循环支路进一步包括第二气体压缩机、第二热循环工作吸热管、第二气动发电机，第二气动发电机分别通过循环工作吸热管与第二气体压缩机连接；第一气动发电机与第二气体压缩机通过循环回路连接，第二气动发电机与第一气体压缩机通过循环回路连接。本发明具有提高热功转换效率的优点。
文档编号F03G6/06GK102312803SQ20111025761
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者李应鹏 申请人:李应鹏