本公开涉及利用具有不同蒸汽压的两种或更多种液体主体之间的蒸汽流动来发电的设备和方法。蒸汽从具有较高蒸汽压的液体主体向具有较低蒸汽压的液体主体流动，从而发电。
背景技术：
两种不同盐度的液体混合在一起时释放能量。例如，在20℃时，淡水和海水之间的渗透压差约为29个大气压。对于1m3/s的流速而言，这代表几乎3mw的理论功率。因此，例如在河流入海口处，这种能量释放可用于发电。
提取这种能量的大多数方法都依赖于水渗透穿过半渗透膜。一种这样的方法是压力延迟渗透(pro)。在pro中，盐溶液被包含在压力室内并通过半渗透膜与淡水分离。半渗透膜对水是可渗透的但对溶解的盐离子(na+和cl-)是不可渗透的。水从淡水侧穿过半渗透膜到盐水侧，导致室内压力增加。然后这种压力增加用于发电，例如借助通过涡轮机释放压力来发电。
另一种从盐度梯度发电的方法是反向电渗析。在反向电渗析中，盐溶液和淡水通过离子交换膜。盐溶液和淡水之间的化学势差产生穿过膜的电压，从而提供电力。
这些方法都依赖于使用半渗透膜并因此具有许多缺点。使用半渗透膜的缺点包括成本高、易结垢、降解、极化、液体通过膜时发生显著水头损失、以及要求过滤和预处理溶液。
一种可替代的用于从盐度梯度发电的方法是使用液体本身的自由表面作为膜。由于盐溶液的蒸汽压低于淡水，在密封室内水蒸汽将从淡水转移到的盐溶液中。在salinitygradientpower:utilizingvaporpressuredifferences,science,206,452-454(1979)和salinity-gradientvapor-pressurepowerconversion,energy,7(3),237-246(1982)中描述了一些布置，其中涡轮机在真空室中插入淡水和盐溶液之间的蒸汽流中，并且表明通过涡轮机的蒸汽流动可以用于发电。在这些布置中，蒸汽的蒸发和凝结导致热量从淡水转移到盐溶液。因此有必要将热量从盐溶液转移回淡水溶液中，否则蒸发速率会降低并最终停止。
尽管上面概述的蒸汽压方法克服了使用半渗透膜的一些缺点，但使用这种方法涉及到其他缺点。这些布置的一个缺点是，必须首先将大气从室中排空以提供真空，以便蒸汽流动可以驱动放置在蒸汽流中的涡轮机。这需要向系统中额外输入能量，并且还要求将液体主体脱气以避免排气进入真空室。
这种现有技术设备的另一缺点是，当在20℃时蒸汽在淡水和海水之间转移时，穿过涡轮机的压降可能非常小，约为0.4mmhg。这使得使用气轮机进行电力提取不合实际。蒸汽的绝对压也很低，在20℃时约为18mmhg，这意味着作用在涡轮机上的力很低，从而阻碍了涡轮机可以产生的电量。
技术实现要素：
本公开的目的是提供用于发电的改进的设备和方法，其利用具有不同蒸汽压的两种或更多种液体主体之间的蒸汽流动。
根据本公开的第一方面，提供了一种发电的方法，包括：
将液体经由蒸汽相从源液体主体(sourceliquidbody)转移到沉降液体主体(sinkliquidbody)，以及
通过从沉降液体主体释放液体来发电，
其中，源液体主体的蒸汽压高于沉降液体主体的蒸汽压，并且
其中，源液体主体和沉降液体主体不物理接触。
以这种方式，蒸汽从具有较高蒸汽压的液体主体中流动到具有较低蒸汽压的液体主体，从而发电，而不需要半渗透膜。
液体经由蒸汽相从源液体主体转移到沉降液体主体可以导致在沉降液体主体中形成静水压力。使用这种方法可以实现的最大可能的静水压头大约为300米。然而，该设备可以以这样的方式操作，使得实现小于该高度的静水压头，例如100m或更小。
发电的步骤可以包括使从沉降液体主体释放的液体通过用于发电的第一机构。典型地，沉降液体主体内的静水压力的形成可用于迫使液体通过用于发电的第一机构流出。典型地，用于发电的第一机构是涡轮机，优选水轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
可替代地，从沉降液体主体释放液体可以导致沉降液体主体围绕旋转轴线旋转，其中，旋转轴线不与沉降液体主体的任何部分重合，并且其中，通过旋转沉降液体主体进行发电。这样，旋转轴线与沉降液体主体分开。
优选地，在沉降液体主体围绕旋转轴线旋转的方法中，使用交流发电机或发电机发电。
在沉降液体主体围绕旋转轴线旋转的方法中，旋转轴线可以与源液体主体的至少部分重合。可替代地，旋转轴线可以与源液体主体分开，使得旋转轴线不与源液体主体的任何部分重合，并且从沉降液体主体释放液体可以导致源液体主体围绕旋转轴线旋转。在旋转轴线不与源液体主体的任何部分重合的方法中，源液体主体和旋转轴线之间的最近距离优选地大于沉降液体主体和旋转轴线之间的最近距离。第一方面的方法可以包括进一步的步骤：在将液体经由蒸汽相从源液体主体转移到沉降液体主体的步骤期间，通过使来自源液体主体的蒸汽通过用于发电的第二机构来发电。用于发电的第二机构可以是涡轮机，优选为气轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
优选地，使用热泵来将热量从沉降液体主体转移到源液体主体。来自源液体主体的蒸发和沉降液体主体中蒸汽的凝结可能导致热源从源液体主体向沉降液体主体转移。这种热量的转移可以导致源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异减小。源液体主体和沉降液体主体之间的蒸汽压梯度的降低将具有降低蒸汽转移速率的效果，并且可能最终完全停止蒸汽转移。因此需要将热量从沉降液体主体转移回源液体主体。这可以通过使用热泵来实现。可替代地或另外地，可以使用热交换器将热量从沉降液体主体转移到源液体主体。
可以通过增加源液体主体的温度、通过降低沉降液体主体的温度、或者优选地通过二者的结合，来产生或增加源液体主体的蒸汽压和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异。这可以通过使用热泵来实现，该热泵将热量从沉降液体主体转移到源液体主体，使得t1>t2，其中t1是源液体主体的温度，并且t2是沉降液体主体的温度。因为t1和t2之间的差异不大，在这种情况下使用热泵是有利的，并且因此热量的转移将是效率高的。可替代地或另外地，源液体主体可以通过其他手段加热，例如使用太阳能、电能或燃烧。
根据本公开的第二方面，提供了一种发电的方法，包括：
将液体经由蒸汽相从源液体主体转移到沉降液体主体，以及
在液体被从源液体主体转移到沉降液体主体时，通过使来自源液体主体的蒸汽通过用于发电的机构来发电，
其中，使用热泵将热量从沉降液体主体转移到源液体主体，
其中，源液体主体的蒸汽压高于沉降液体主体的蒸汽压，并且
其中，源液体主体和沉降液体主体不物理接触。
在第二方面的方法中，用于发电的机构可以是涡轮机，优选为气轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
通过增加源液体主体的温度、通过降低沉降液体主体的温度、或者优选地通过二者的结合，来增加源液体主体的蒸汽压和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异。这通过使用热泵来实现，该热泵将热量从沉降液体主体转移到源液体主体，使得t1>t2，其中t1是源液体主体的温度，并且t2是沉降液体主体的温度。在t1和t2之间的差异不大的情况下使用热泵是特别有利的，并且因此热量转移将是效率高的。可替代地，t1和t2之间的大的温度差异可以通过由热泵将热量从沉降液体主体转移到源液体主体而产生，使得t1>>t2。t1可以增加任何量，直至源液体的沸点。例如，t1可以比t2高10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃或更多。这具有以下优点：使得源室的蒸汽压和沉降室的蒸汽压之间的差异更大，其可能使得使用气轮机和其他手段的发电更可行。源液体主体还可以通过其他手段加热，例如使用太阳能、电能或燃烧。
在本文公开的任意方法中，可以有多于一种源液体主体。可替代地或另外地，可以有多于一种沉降液体主体。
在本文公开的所有方法中，源液体主体的蒸汽压高于沉降液体主体的蒸汽压。这具有提供源液体主体和沉降液体主体之间的蒸汽压梯度的效果，其中源液体主体上方的蒸汽压高于沉降液体主体上方的蒸汽压。该蒸汽压梯度引起从源液体主体到沉降液体主体的蒸汽转移(也被描述为“蒸汽流动”)，在沉降液体主体处它凝结。源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的较大差异将导致从源液体主体到沉降液体主体的较快的液体转移速率。
在本文所述的任意方法中，源液体主体和沉降液体主体可以是水溶液。优选地，源液体主体具有与沉降液体主体不同的盐度。更优选地，源液体主体具有比沉降液体主体低的盐度。源液体主体可以从淡水主体获得，并且沉降液体主体可以从盐水主体获得。例如，淡水主体可以是河流或淡水湖，并且盐水主体可以是大海、大洋或者比淡水湖盐度高的湖。
在本文所述的任意方法中，可以包括进一步的步骤：通过添加盐来增加沉降液体主体的盐度。添加盐到沉降液体主体的步骤具有增加源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异的优点。优选地，盐是氯化钠。
在本文所述的任意方法中，源液体主体和沉降液体主体可以热接触。
在本文所述的任意方法中，源液体主体、沉降液体主体和蒸汽相可以实质上包含在至少一个室内。该至少一个室可以是可密封的，使得该至少一个室可以与周围的大气隔离。存在于室内的压力可以被控制。
在室为可密封的布置中，该方法可以进一步包括以下步骤：在发电之前从至少一个室内排空大气。优选地，当室被排空时，该方法还包括以下步骤：使源液体主体和沉降液体主体中的至少一者脱气。可以在液体进入室之前或之后进行源液体主体和沉降液体主体的脱气。
优选地，室内的大气被排空，从而在设备或室内基本上仅留下气相的来自源液体主体和/或沉降液体主体的蒸汽。这具有增加蒸汽从源液体主体流动到沉降液体主体的速度的优点，但需要额外的能量输入以排空该室。优选地，当该方法在其中室可与周围大气隔离的可密封室中执行时，该方法包括从室排空大气的单个步骤，因为室的气密性质能够防止大气气体的回流。在室不是完全气密的情况下，或者在液体脱气的情况下，可能需要从室排空大气的多个步骤。
在本文所述的任意方法中，沉降液体主体的体积可显著大于源液体主体的体积。优选地，沉降液体具有足够大的体积，使得液体经由蒸汽相从源液体主体转移到沉降液体主体不会将源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异明显降低到蒸汽转移的速率显著降低的水平。例如，在沉降液体主体是盐溶液且源液体主体是盐度比沉降液体主体的盐度低的盐溶液(例如淡水)的方面中，液体经由蒸汽相从源液体主体转移到沉降液体主体将逐渐降低沉降液体主体的盐度。这种沉降液体主体的盐度的降低将使源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移速率降低，并且可能最终停止的水平。
在本文所述的任意方法中，通过从沉降液体主体释放液体来发电的步骤可以在该方法期间发生一次。或者，通过从沉降液体主体释放液体来发电的步骤可以重复多次。优选地，通过从沉降液体主体释放液体来发电的步骤周期性地发生。可替代地，通过从沉降液体主体释放液体来发电的步骤在该方法期间实质上持续发生。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于发电的设备，包括源室和沉降室，
其中：
源室(sourcechamber)和沉降室(sinkchamber)通过蒸汽流动开口连接；
源室包括用于连接到第一液体源的开口；
沉降室包括用于连接到第二液体源的开口；
沉降室开口是可密封的；
源室和沉降室被构造成使得包含在源室内的液体和包含在沉降室内的液体物理分离；并且
该设备包括第一机构，该第一机构用于由通过沉降室开口的液体流动而发电。
该设备包括用于密封沉降室开口的机构。优选地，用于密封沉降室开口的机构包括阀或由阀构成。该阀可以包括汽缸或活塞。
用于发电的第一机构可以是涡轮机，优选为水轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
该设备可以进一步包括第二机构，该第二机构用于由通过蒸汽流动开口的蒸汽流动而发电。用于发电的第二机构可以是涡轮机，优选为气轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
该设备可以包括热泵，该热泵被构造成将热量从沉降室转移到源室。如上文涉及本公开的方法所描述的，热泵的优点在于：如上文涉及本公开的方法所描述的，它可以通过增加源室中的液体的温度和/或通过降低沉降中的液体的温度，而确保增加源室中的液体的蒸汽压和沉降室中的液体的蒸汽压之间的差异。可替代地，可使用热交换器将热量从沉降液体主体转移到源液体主体。
该设备可以进一步包括压力释放阀，该压力释放阀被构造成使得加压气体可以从设备的内部释放。压力释放阀还可以包括用于由通过压力释放阀的蒸汽流动而发电的机构。
根据本公开的第四方面，提供了一种用于发电的设备，包括源室和沉降室，
其中：
源室和沉降室通过蒸汽流动开口连接；
该设备包括用于由通过蒸汽流动开口的蒸汽流动而发电的机构；
源室包括用于连接到第一液体源的开口；
沉降室包括用于连接到第二液体源的开口；
源室和沉降室被构造成使得包含在源室内的液体和包含在沉降室内的液体物理分离；并且
该设备包括热泵，该热泵被构造成将热量从沉降室转移到源室。
用于发电的机构可以是涡轮机，优选为气轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
在本公开的第三或第四方面的任意设备中，沉降室的体积可显著大于源室的体积。优选地，沉降室具有足够大的体积，使得液体经由蒸汽相从源室转移到沉降室不会将源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移的速率显著降低的水平。例如，在沉降液体主体包括盐溶液且源液体主体包括盐度比沉降液体主体的盐度低的盐溶液(例如淡水)的方面中，液体经由蒸汽相从源室转移到沉降室将逐渐降低沉降室中液体的盐度。这种沉降室中液体的盐度的降低将使源室中的液体和沉降室中的液体的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移速率降低，并且最终停止的水平。
在本公开的第三或第四方面的任意设备中，源室可以是可密封的，使得源室可以与周围的大气隔离。
在本公开的第三或第四方面的任意设备中，源室和沉降室可以被构造成使得包含在源室内的液体主体和包含在沉降室内的液体主体彼此热接触。
根据本公开的第五方面，提供了一种用于发电的设备，包括室，
其中：
该室包括源液体部分(sourceliquidportion)和沉降液体部分(sinkliquidportion)；
沉降液体部分围绕旋转轴线可旋转；
旋转轴线不与沉降液体部分的任何部分重合；
沉降液体部分包括出口；
沉降液体部分出口被定位成使得液体通过沉降液体部分出口的释放导致沉降液体部分围绕旋转轴线旋转；
源液体部分包括用于连接到第一液体源的入口；
沉降液体部分包括用于连接到第二液体源的入口；
并且
该设备包括第一机构，该第一机构用于由沉降液体部分围绕旋转轴线的旋转而发电。
用于发电的第一机构可以是交流发电机或发电机。
源液体部分可以围绕旋转轴线可旋转。
典型地，包括源液体部分和沉降液体部分的室围绕旋转轴线可旋转。
源液体部分和沉降液体部分可以被构造成：当室围绕旋转轴线旋转时，包含液体。
沉降液体部分可以被构造成：当室不围绕旋转轴线旋转时，包含液体。
源液体部分可以被构造成：当室不围绕旋转轴线旋转时，包含液体。
室可以包括第一臂，其中第一臂包括远端，其中远端是第一臂的离旋转轴线最远的端部，并且其中沉降液体部分位于第一臂的远端处。
旋转轴线可以与源液体部分间隔开，使得旋转轴线不与源液体部分的任何部分重合。在旋转轴线不与源液体部分的任何部分重合的设备中，室可以包括第二臂，其中第二臂包括远端，其中远端是第二臂的离旋转轴线最远的端部，并且其中源液体部分位于第二臂的远端处。另外地或可替代地，在旋转轴线不与源液体部分的任何部分重合的设备中，源液体部分和旋转轴线之间的最近距离优选地大于沉降液体部分和旋转轴线之间的最近距离。
在室具有包括沉降液体部分的第一臂和包括源液体部分的第二臂的布置中，这些臂可以被构造成使得第一臂不平行于第二臂。例如，第一臂或者第二臂或者第一臂和第二臂两者可以被构造成：当室不旋转时，臂的远端位于臂的最靠近旋转轴线的部分的下方。第一和第二臂可以布置成：当室旋转时第一臂和第二臂基本上平行。
可替代地，旋转轴线可以与源液体部分的至少部分重合。
优选地，该设备还包括第二机构，该第二机构用于由源液体部分和沉降液体部分之间的蒸汽流动而发电。用于发电的第二机构可以是涡轮机，优选为气轮机。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
该设备可以包括热泵，该热泵被构造成将热量从沉降液体部分转移到源液体部分。
该设备可以包括热交换器，该热交换器被构造成在沉降液体部分和源液体部分之间转移热量。
源液体部分和沉降液体部分可以被构造成使得包含在源液体部分内的液体和包含在沉降液体部分内的液体物理分离。典型地，源液体部分中的液体与沉降液体部分中的液体的分离通过沉降室围绕旋转轴线的旋转来实现。然而，室的旋转的主要功能是提供沉降液体主体中的压力增加，并且设想了不依赖于室的旋转而是依赖于设备的构造的其他的限制包含在源液体部分和沉降液体部分内的液体主体的手段。
源液体部分和沉降液体部分可以被构造成使得包含在源液体部分内的液体主体与包含在沉降液体部分内的液体主体热接触。
在本文所述的任意设备中，室可以是可密封的，使得室可以与周围的大气隔离。该设备可以包括用于排空设备的内部大气的机构。
沉降液体部分的体积可以显著大于源液体部分的体积。优选地，沉降液体部分具有足够大的体积，使得液体经由蒸汽相从源液体部分转移到沉降液体部分不会将源液体主体和沉降液体主体的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移的速率显著降低的水平。例如，在沉降液体主体包括盐溶液且源液体主体包括盐度比沉降液体主体的盐度低的盐溶液(例如淡水)的方面中，液体经由蒸汽相从源液体部分转移到沉降液体部分将逐渐降低沉降液体部分中液体的盐度。这种沉降液体部分中液体的盐度的降低将使源液体部分中的液体与沉降液体部分中的液体的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移的速率降低，并且最终停止的水平。
在本文所述的任意设备中，第一液体源和第二液体源可以是水溶液。第一液体源可以具有与第二液体源不同的盐度。典型地，第一液体源具有比第二液体源低的盐度。第一液体源可以从淡水主体获得，并且第二液体源可以从盐水主体获得。例如，淡水主体可以是河流或淡水湖，并且盐水主体可以是大海、大洋或者比淡水湖盐度高的湖。
以下特征适用于本文描述的每种方法和设备。
源液体和/或沉降液体可以在进入设备之前进行处理。这种处理可以包括从液体中过滤悬浮固体和/或更大的有机体。
源液体和/或沉降液体可以被加热到高温(高于环境温度)。源液体的加热是优选的，以便增加源液体和沉降液体之间的蒸汽压差异并且由此提高蒸汽转移的速率。
在第一液体源是淡水源例如河流的并且第二液体源是盐溶液例如大海或大洋的本公开的方面中，构建将淡水运到海里的管道或通道可能是有利的。可替代地或另外地，将未经稀释的海水带到河口并在管道或通道的终端处发电可以是有利的，从而使淡水和盐溶液之间的盐度差异最大化。在深处采集含盐的沉降液体也可以是有利的。在深处采集含盐的沉降液体将具有如下优点：深水不太可能被淡水稀释，并且深水通常比地表水更冷，从而增强了沉降液体和源液体之间的蒸汽压差异。
由于本文公开的每种方法和设备依都赖于蒸汽的蒸发和凝结，所以优选增加液体的表面积以增加这些过程的速率。同样优选的是增加沉降室的内表面积，使得蒸汽可以凝结的表面积更大。
在设备内的大气未被排空的本公开的方面中，在操作期间完全气密对设备是有利的，但这不是必要的条件。尽管完全气密对设备可能是有利的，但即使在设备的内部大气与外部大气之间存在有限的气体交换的情况下，设备内的源液体和沉降液体之间的蒸汽压梯度仍然可以被保持。
本文中结合本公开的特定方面或示例描述的特征应被理解为适用于本文所描述的任何其它方面、实施例或示例，除非与其不兼容。如本文所使用的，除非上下文另有要求，否则单数被理解为包括多个。
术语“包括(comprising)”涵盖“包括(including)”以及“包括(consisting)”以及“实质上由......组成(consistingessentiallyof)”，例如“包括”x的构造可以仅由x组成或可以包括一些另外的例如x+y。
本文所用的与所述的任意方法或设备有关的术语“水溶液”包括淡水。
本文所用的与所述的任意方法或设备有关的术语“正压”是指系统内的压力大于围绕该系统的环境的压力。
本文所用的与所述的任意方法或设备有关的术语“相(phase)”是指非均相系统(heterogeneoussystem)的物理上分离的、均相的部分。
如本文所用的与所述的任意方法或设备相关的术语“源液体”包括包含在第一液体源内或包含在源液体室/部分/储存器/主体内的液体。
如本文所用的与所述的任意方法或设备相关的术语“沉降液体”包括包含在第二液体源内或包含在沉降液体室/部分/储存器/主体内的液体。
如本文所用的与所述的任意方法或设备相关的术语“源液体主体”不包括包含在流经入口、出口或用于从源液体主体供应或释放液体的其他开口内的任何液体。
如本文所用的与所述的任意方法或设备相关的术语“沉降液体主体”不包括包含在流经入口、出口或其他用于从沉降液体主体供应或释放液体的开口内的任何液体。
如本文所用的与所述的任意方法或设备相关的术语“最近距离”是指两个主体或元件在空间上最接近的部分之间的距离。
附图说明
参考以下附图进一步说明本公开，其中：
图1示出了根据本公开的第一设备的示意性截面侧视图；
图2示出了根据本公开的第二设备的示意性截面侧视图；
图3示出了图2的第二设备的俯视示意图；
图4示出了根据本公开的第三设备的示意性截面侧视图；
图5示出了根据本公开的第四设备的示意性截面侧视图；以及
图6示出了图5的第四设备的俯视示意图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据本公开的设备。该设备可用于本公开的方法中，并可被描述为“重力法”。设备10包括源室12和沉降室14。源室12和沉降室14通过蒸汽流动开口16连接。在操作期间，蒸汽流动开口16位于设备内的液体达到的最高液位(由线18示出)之上，使得液体在设备的使用期间不通过蒸汽流动开口。
源室12结合有开口20，第一液体22(在本文中也被称为“源液体”)可以通过该开口20流入或流出第一液体源24。
沉降室14结合有开口26，第二液体28(在本文中也被称为“沉降液体”)可以通过该开口26流入或流出第二液体源30。
沉降室开口26结合有阀32，使得开口26能够被关闭或密封。
沉降室开口26还结合有用于发电的第一机构34，例如可用于发电的涡轮机。
源液体22例如通过壁60与沉降液体28分离。
可如下进行发电：
1)源液体22从第一液体源24通过源室开口20被引入到源室12中，并且沉降液体28从第二液体源30通过沉降室开口26被引入到沉降室14中。
2)沉降室开口阀32关闭。
3)由于源液体22和沉降液体28的蒸汽压之间的差异，液体经由蒸汽相从源室12中的源液体22转移到沉降室14中的沉降液体28。
4)在步骤3中液体经由蒸汽相的转移导致沉降室14中的沉降液体28的液位上升，导致在沉降室14中的沉降液体28中形成静水压头。
5)沉降室开口阀32打开。
6)沉降液体28在静水压力下流动通过沉降室开口26和涡轮机34，从而发电。
7)该过程可以以循环的方式从步骤2重复，并包括步骤2。
源室开口20可以可选地结合有阀36，使得开口可以被关闭。可选地，如果存在的话，源室开口阀36可以在上述列出的顺序的步骤2期间关闭。
在步骤2期间未关闭源室开口阀36的情况下，优选源室开口20完全位于第一液体源24的液位(由线58标记)之下，使得气体在操作期间不会进入设备10。
设备10还可以结合有压力释放阀38。通过允许气体从设备10内逸出到周围环境40，压力释放阀38可用于从设备10内释放压力。当源室开口阀20在使用期间保持打开并且当设备内的大气不排空时，液体经由蒸汽相从源室12转移到沉降室14可以导致设备10内的压力增加。由此产生的沉降液体28的液位的升高减小了设备10内可用于蒸汽相的体积，这导致设备10内的压力增加。压力释放阀38可以结合有涡轮机42，使得可以在气体在正压下从设备10内逸出时发电。
可选地，蒸汽流动开口16可以结合有用于发电的第二机构44，例如涡轮机，使得通过涡轮机44的蒸汽流可用于发电。
可选地，源室开口20可以结合有涡轮机46，使得通过涡轮机的液体流动可以用于发电。
设备10可以可选地结合有热泵50，该热泵50被构造成将来自沉降室14的热量转移到源室12。
在步骤6中通过沉降室开口26释放沉降液体28之后，将保留在沉降室中的液体与来自第二液体源30的新鲜液体交换可以是有利的。这允许在步骤3期间已经经由蒸汽相转移到沉降液体28的源液体22在下一个操作循环之前被去除，并且不会不利地影响源室12和沉降室14之间的蒸汽压梯度。
可选地，蒸汽流动开口16可以结合有阀48，使得蒸汽流动开口16可被关闭，这例如对设备维护可以是有利的。
参照图2和3，示出了根据本公开的第二设备。该设备可以用于可以被描述为“第一旋转方法”的本公开的方法中。第一旋转方法可以使用包括室102的设备100来执行。
室102结合有从旋转轴线104向外延伸的臂106。
室臂的离旋转轴线104最远的端部被称为远端108。
室臂被构造成使其可围绕旋转轴线旋转。
臂106结合有朝向臂106的远端108定位的沉降液体部分144。
沉降液体部分144结合有出口110。
沉降液体部分出口110被定位和定向成：液体通过沉降液体部分出口110的释放提供引起室102围绕旋转轴线104的旋转运动的力。
室还包括源液体部分112。
源液体部分112可以被构造成使得其可以围绕旋转轴线旋转。可替代地，源液体部分可以被固定，使得其不能围绕旋转轴线旋转。
源液体部分112结合有入口114，在下文中被称为源液体部分入口114，第一液体116(也被称为源液体)可以通过该源液体部分入口114流入或流出第一液体源118。
沉降液体部分144结合有入口120，在下文中被称为沉降液体部分入口120，第二液体122(也被称为沉降液体)可以通过该沉降液体部分入口120流入或流出第二液体源124。
如下进行发电：
1)源液体116通过源液体部分入口114从第一液体源118被引入到源液体部分112中。源液体116被限制在源液体部分112内，并且源液体126的表面126暴露于室102的内部，使得源液体116可以蒸发到室102的内部大气中。
2)室102围绕旋转轴线104旋转。
3)沉降液体122通过沉降液体部分入口120从第二液体源124被提供到沉降液体部分144。
4)沉降液体122在由室102旋转引起的正压下通过沉降液体部分出口110离开室102，提供使室102围绕旋转轴线104持续旋转的反作用力。
5)由于源液体116和沉降液体122的蒸汽压之间的差异，液体经由蒸汽相从源液体部分112中的源液体116转移到沉降液体部分144中的沉降液体122。
6)在步骤5中经由蒸汽相转移的液体代替了通过沉降液体部分出口110损失的沉降液体122。
7)室102围绕旋转轴线104旋转，从而发电。
步骤1至3可以以任何顺序执行。一旦步骤1-3完成，步骤4至7同时并且连续发生。由此通过蒸汽经由蒸汽相从源液体116转移到沉降液体122而驱动室102旋转。
参考图4，示出了根据本公开的另一设备。该设备可以用于可以被描述为“热泵”方法的本公开的方法中。热泵方法可以使用包括源室212和沉降室214的设备200来执行。源室212和沉降室214通过蒸汽流动开口216连接。蒸汽流动开口216位于设备内的液体达到的最高液位(由线218示出)之上，使得液体不会通过蒸汽流动开口216。
源室212结合有开口220，第一液体222(也被描述为源液体)可以通过该开口220流入或流出第一液体源224。
沉降室214结合有开口226，第二液体228(也被描述为沉降液体)可以通过该开口226流入或流出第二液体源230。
第一液体222例如通过壁260与沉降液体228分离。
设备200结合有用于将热量从沉降室214转移到源室212的热泵250。
设备200还结合有介于源室212和沉降室214之间的用于发电的机构252，例如涡轮机。
如下进行发电：
1)源液体222从第一液体源224通过源室开口220被引入到源室212中，并且沉降液体228从第二液体源230通过沉降室开口226被引入到沉降室214中。
2)由于源液体222和沉降液体228的蒸汽压之间的差异，液体经由蒸汽相从源室212中的源液体222转移到沉降室214中的沉降液体228。
3)蒸汽流动通过涡轮机252，从而发电。
除了步骤1-3之外，热泵250用于将热能从沉降液体228转移到源液体222。来自源液体222的蒸发和沉降室214中的蒸汽的凝结导致热量从源液体222转移到沉降液体228。这种热量转移导致源液体222和沉降液体228的蒸汽压之间的差异减小。源室212和沉降室214之间的蒸汽压梯度的减小具有降低蒸汽转移速率的作用，并且最终将完全停止蒸汽转移。使用热泵250抵消这种作用。另外，可以使用热交换器将热量从沉降液体主体转移到源液体主体。
热泵250可用于均衡源液体222和沉降液体228的温度。
可以通过增加源液体222的温度、通过降低沉降液体228的温度、或者优选地通过二者的结合，来产生或增加源液体222和沉降液体228的蒸汽压之间的差异。这可以通过使用热泵250来实现，该热泵250将热量从沉降液体228转移到源液体222，使得t1>t2，其中t1是源液体222的温度，并且t2是沉降液体228的温度。可替代地或另外地，源液体主体可以通过其他手段加热，例如使用太阳能、电能或燃烧。
源室开口220可以可选地结合有阀236，该阀236允许源室开口220关闭。可选地，如果存在的话，源室入口阀236在上列顺序的步骤1之后关闭。
沉降室开口226可以可选地结合有阀232，该阀232允许沉降室开口关闭。可选地，如果存在的话，沉降室开口阀232在上列顺序的步骤1之后关闭。
当在步骤2期间源室入口阀236未关闭时，优选源室开口220完全位于第一液体源224的表面液位之下，使得气体在操作期间不会进入设备200。
在操作期间从设备200内排空大气并且源室入口阀236未关闭的情况下，在操作期间气体不会通过源室开口220进入设备200是重要的。类似地，在操作期间从设备200内排空大气并且沉降室开口阀232未关闭的情况下，在操作期间气体不会通过沉降室开口阀232进入设备200是重要的。
当在步骤1之后沉降室开口阀232为关闭时，沉降室214优选地具有足够大的体积，使得从源液体222到沉降液体228的蒸汽转移不会将源液体222和沉降液体228之间的蒸汽压的差异降低到蒸汽转移速率显著降低的水平。例如，在沉降液体228是盐溶液且源液体222是盐度比沉降液体228的盐度低的液体或溶液(例如淡水)的方面中，从源液体222到沉降液体228的蒸汽转移将逐渐降低沉降液体228的盐度。这种沉降液体228的盐度的降低将使源液体222和沉降液体228之间的蒸汽压之间的差异降低到蒸汽转移速率降低或甚至停止的水平。
当在步骤1之后沉降室开口阀232和源室入口阀236为关闭时，沉降室214优选地具有显著大于源室212的体积的体积。
可选地，蒸汽流动开口216可以结合有阀248，使得它可以被关闭。
参考图5和图6，示出了根据本公开的第四设备。该设备可以用在可以被描述为“第二旋转方法”的本公开的方法中。第二旋转方法可以使用包括室302的设备300来执行，室302被构造成使得其可以围绕旋转轴线304旋转。
室302包括从旋转轴线304向外延伸的第一臂306。第一臂306的离旋转轴线304最远的端部被称为远端308。
第一臂306结合有朝向第一臂306的远端308定位的沉降液体部分344。
沉降液体部分344结合有出口310。
沉降液体部分出口310被定位和定向成：液体通过沉降液体部分出口310的释放提供引起室302围绕旋转轴线304的旋转运动的力。
室302还包括从旋转轴线304向外延伸的第二臂346。第二臂346的离旋转轴线304最远的端部被称为远端348。
第二臂346结合有朝向第二臂346的远端348定位的源液体部分312。
源液体部分312结合有入口314，在下文中被称为源液体部分入口314，第一液体316(也被称为源液体)可以通过该源液体部分入口314流入或流出第一液体源318。
沉降液体部分344结合有入口320，在下文中被称为沉降液体部分入口320，第二液体322(也被称为沉降液体)可以通过该沉降液体部分入口320流入或流出第二液体源324。
如下进行发电：
1)源液体316通过源液体部分入口314从第一液体源318被引入到源液体部分312中。源液体316被限制在源液体部分312内，并且源液体326的表面326暴露于室302的内部，使得源液体316可以蒸发到室302的内部大气中。
2)室302围绕旋转轴线304旋转。
3)沉降液体322通过沉降液体部分入口320从第二液体源324被提供到沉降液体部分344。
4)沉降液体322在由室302旋转引起的正压下通过沉降液体部分出口310离开室302，提供使室302围绕旋转轴线304持续旋转的反作用力。
5)由于源液体316和沉降液体322的蒸汽压之间的差异，液体经由蒸汽相从源液体部分312中的源液体316转移到沉降液体部分344中的沉降液体322。
6)在步骤5中经由蒸汽相转移的液体代替了通过沉降液体部分出口310损失的沉降液体322。
7)室302围绕旋转轴线304旋转，从而发电。
步骤1至3可以以任何顺序执行。一旦步骤1-3完成，步骤4至7同时并且连续发生。由此通过蒸汽经由蒸汽相从源液体316转移到沉降液体322而驱动室302旋转。
以下特征适用于本公开的第二和第四设备。
优选地，室102/302可以联接到交流发电机或发电机140/340，使得室的旋转运动可以用于产生电能。
沉降液体部分入口120/320可以结合有阀128/328，使得可以控制或停止通过沉降液体部分入口120/320的液体流动。
沉降液体部分入口120/320可以结合有涡轮138/338。通过涡轮机的液体流动可以用于发电。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
沉降液体部分入口120/320可以结合有泵(未示出)，使得液体可以主动地从第二液体源124/324被泵入沉降液体部分144/344。
源液体部分入口114/314可以结合有阀130/330，使得可以控制或停止通过源液体部分入口114/314的液体流动。
源液体部分入口114/314可以结合有涡轮136/336。通过涡轮136/336的液体流动可以用于发电。还设想了替代的用于发电的机构，例如采用活塞、螺纹或桨的那些机构。
源液体部分入口114/314可以结合有泵(未示出)，使得液体可以主动地从第一液体源118/318被泵入源液体部分112/312。
优选地，从设备100/300通过沉降液体部分出口110/310损失的沉降液体122/322的体积还由从第二液体源124/324经由沉降液体部分入口120/320提供的一定量的沉降液体122/322代替。在步骤4至7期间添加另外的沉降液体122/322减少并稳定了由于液体经由蒸汽相从源液体116/316转移到液体122/322而稀释沉降液体122/322的量。否则，源液体116/316对沉降液体122/322的稀释减少了源液体116/316和沉降液体122/322的蒸汽压之间的差异，这将会减慢蒸汽转移的速率。例如，在沉降液体122/322是盐溶液且源液体116/316是盐度比沉降液体的盐度低的液体或溶液(例如淡水)的方面中，从源液体到沉降液体122/322的蒸汽转移逐渐降低沉降液体122/322的盐度。
沉降液体部分出口110/310可以可选地结合有阀132/332，阀132/332可以被关闭或者可以调节通过沉降液体部分出口110/310的液体流动。
沉降液体部分出口阀132/332可以在步骤1-3期间关闭并且仅在步骤3完成之后打开。这具有如下优点：在步骤3中，随着沉降液体122/322被引入到设备100/300中，沉降液体122/322不会通过沉降液体部分出口110/310从设备100/300损失。沉降液体部分出口110/310可以结合有喷嘴(未示出)，使得通过沉降液体部分出口110/310的液体流动可以根据需要进行导向。
当室102/302围绕旋转轴线104/304旋转时，其运动将受到空气阻力的阻碍。因此有利的是，室102/302在空气动力学上被成形为最小化空气阻力并且由此提高发电效率。
该设备可以结合有介于源液体部分112/312和沉降液体部分144/344之间的涡轮机134/334。通过涡轮机134/334的蒸汽流动可以用于发电。
可以通过增加源液体116/316的温度、通过降低沉降液体122/322的温度、或者优选地通过二者的结合，来产生或增加源液体116/316与沉降液体122/322的蒸汽压之间的差异。这可以通过使用热泵142/342来实现，该热泵142/342将热量从沉降液体122/322转移到源液体116/316，使得t1>t2，其中t1是源液体116/316的温度，并且t2是沉降液体122/322的温度。在这种情况下使用热泵是有利的，因为t1和t2之间的差异不大，并且因此热量的转移将是效率高的。可替代地或另外地，源液体主体可以通过其他手段加热，例如使用太阳能、电能或燃烧。
数学模型
下面给出与本公开的第五方面有关的一些数学考虑。
在例如如图2和3所示的旋转设备中，用于离心力的一般微分方程为：
ρrω2dr＝dp,(1)
其中，ρ是密度，r是离旋转轴线的半径，ω是角频率，p是压强。
对于沉降液体而言ρ是恒定的，而对于蒸汽相而言ρ是变化的。对于蒸汽相，ρ由以下方程得出
其中n是气体的摩尔数，μ是蒸汽相中分子的摩尔质量，v是体积。将方程2代入方程1得出
对于理想气体而言，v由理想气体方程得出：
pv＝nrt,(4)
其中n是气体摩尔数，r是理想气体常数，t是以k为单位的温度。将方程4代入方程3得出
对方程5的两边进行积分得出
其中，参考图2，pa是半径a(沉降液体122的表面)处的蒸汽压，并且p0是旋转轴线104处的蒸汽压。
对于旋转的沉降液体而言，方程1可以直接积分，因为ρ对于液体而言是恒定的。这样得出
其中，参照图2，pa是半径a(沉降液体122的表面)处的蒸汽压，pb是半径b(沉降液体部分出口110所处的半径)处的沉降液体压强，并且ρ是沉降液体122的密度。
通过将方程7代入方程9并重排，从沉降液体部分出口110释放的沉降液体122的压强(pb)可根据方程10来计算：
示例1-第一旋转方法
一种设备，包括室，该室包括沉降液体部分，所述设备被构造成使得沉降液体部分可以围绕旋转轴线在水平面内旋转。该室包括一臂，该臂在水平面内从旋转轴线延伸5米。沉降液体部分位于离旋转轴线最远的臂的端部。当沿着臂的纵向轴线观察时，臂的截面为正方形，具有4m2的相应的截面积。沉降液体部分包括呈喷嘴形式的出口。沉降液体部分出口位于臂的最远端，并被定向为使得液体在水平面内通过沉降液体部分出口离开室的沉降液体部分。沉降液体部分出口还结合有阀，该阀可以被关闭或可以调节通过沉降液体部分出口的液体流动。沉降液体部分通过入口与盐度约35g/l的盐水源连接。沉降液体部分入口结合有阀，该阀可以被关闭或者可以调节通过沉降液体部分入口的液体流动。沉降液体部分入口还结合有泵，使得液体可以被泵入沉降液体部分。室还包括源液体部分。源液体部分包括直径2m的筒形源储存器。源储存器通过入口连接到淡水源。
除了沉降液体部分出口、沉降液体部分入口、以及源液体部分，或源储存器、入口之外，该设备是气密的。
该设备包括主轴，该主轴沿着旋转轴线对齐，并且在其最下部分牢固地连接到室的顶表面。主轴转移到发电机，用来将沉降室的旋转运动转换为电力。
该设备的操作如下：
1)允许淡水通过源液体部分入口进入源液体部分或源储存器。
2)沉降液体部分出口阀关闭。
3)通过使发电机反向运转，使得在其远端处包括沉降液体部分的臂旋转到60rpm，并且以该频率保持旋转。
4)10m3盐水通过沉降液体部分入口被泵入沉降液体部分，并且通过臂的旋转运动被限制在臂的远端。
5)沉降液体部分出口阀打开，以允许10m3/min的流量流过它。
6)当液体通过沉降液体部分出口时，通过淡水经由蒸汽相从源储存器转移以及通过盐水通过沉降液体部分入口转移，限制在臂的远端的液体量将保持恒定在10m3。
7)达到平衡，其中限制在臂的远端的液体的盐度恒定在20g/l。
沉降液体部分的旋转运动由通过沉降液体部分出口的液体流动来保持，并且发电机用于由沉降液体部分的旋转运动而发电。