一种可利用低温热源的做功系统的制作方法

本实用新型涉及循环做功或发电技术领域，具体涉及一种可利用低温热源的做功系统。

背景技术：

目前为止，大部分做功或者发电的装置都是利用高温高压气体的膨胀达到做功或者发电。形成高温高压气体的方法有两种：一种是通过燃料燃烧直接形成高温高压气体；另一种是通过燃料燃烧加热液体工质，比如水，使液体工质蒸发形成高温高压气体，比如内燃机、燃气轮机、蒸汽机等等。

通过燃料燃烧直接获得高温高压气体的方式，对气体的温度和压力要求较高，当气体温度和压力下降到一定值时，该气体不再适合做功，只能作为废气排掉，所以热效率比较低。

通过加热方式加热液体工质，使液体工质蒸发成高温高压气体，通过气体工质做功，气体工质做功后温度和压力降得很低，很难直接回收再利用，只能将气体工质液化成液体工质，做功前再将液体工质加热成高温高压气体。这个过程将大量的低温热能排放到环境中，而工质的汽化潜热远高于比热容，所以热效率比较低。

另外，目前制冷系统大部分通过压缩机压缩制冷工质的蒸汽，造成蒸发器内蒸汽压力降低，促使制冷剂蒸发来达到降温的目的。压缩机产生的高温高压蒸汽经过冷凝器，通过冷凝工质将热量散发到周围环境中。在此过程中，不仅散失了大量的低温热能，还损失了大量的冷却水。

综上，现有的做功装置和发电的装置一方面浪费了大量的低温热能，另一方面，对现存的大量低温热源或者废热无法利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可利用低温热源的做功系统，用以解决现有低温热能的浪费以及无法利用低温热源的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为提供一种可利用低温热源的做功系统，所述可利用低温热源的做功系统包括工质循环做功系统，所述工质循环做功系统包括压力发生器、做功装置和蒸发器，所述压力发生器、做功装置和蒸发器依次首尾连通以供做功工质循环流动；所述蒸发器在汽化所述做功工质的过程中获得蒸汽工质和低于室温的液体工质，低于室温的所述液体工质在返回所述压力发生器之前或之后吸收低温热源的热量，所述蒸汽工质返回所述压力发生器内加热所述液体工质并提升所述压力发生器内的蒸汽压力，以推动液体工质在所述做功装置内做功。

优选地，所述工质循环做功系统还包括蒸汽压缩装置，所述蒸汽压缩装置串连在所述蒸发器和所述压力发生器之间，所述蒸汽压缩装置将所述蒸发器产生的蒸汽工质压缩以降低所述蒸发器内蒸汽的压力，并将压缩后的所述蒸汽工质压送至所述压力发生器；

或者，所述工质循环做功系统还包括蒸汽处理装置，所述蒸发器内设置有蒸汽吸收工质，所述蒸汽吸收工质吸收所述做功工质的蒸汽，以降低所述的蒸发器内蒸汽的压力，被吸收的所述做功工质与所述的蒸汽吸收工质一起输送到所述蒸汽处理装置，使所述做功工质与所述蒸汽吸收工质分离，所述做功工质以液体或者蒸汽方式返回到压力发生器。

优选地，所述可利用低温热源的做功系统包括逐级连接的n级所述工质循环做功系统，并且，上一级所述蒸发器与下一级所述蒸汽压缩装置以热交换方式设置，其中，n为大于或等于2的正整数。

优选地，所述可利用低温热源的做功系统还包括蒸汽做功系统，所述蒸汽做功系统包括蒸汽做功系统压力发生器、蒸汽做功系统做功装置和蒸汽做功系统工质泵，所述蒸汽做功系统压力发生器、蒸汽做功系统做功装置和蒸汽做功系统工质泵首尾依次连通；

并且，所述蒸汽做功系统压力发生器与所述工质循环做功系统的蒸汽压缩装置以热交换方式设置，且所述蒸汽做功系统做功装置与所述工质循环做功系统的蒸发器以热交换方式设置；

或者，所述蒸汽做功系统做功装置与所述工质循环做功系统的压力发生器以热交换方式设置。

优选地，蒸汽做功系统，所述蒸汽做功系统包括蒸汽做功系统压力发生器和蒸汽做功系统做功装置，所述蒸汽做功系统压力发生器、蒸汽做功系统做功装置、所述压力发生器、所述做功装置和所述蒸发器依次首尾连通，以使做功工质在所述蒸汽做功系统压力发生器、蒸汽做功系统做功装置、所述压力发生器、所述做功装置和所述蒸发器内依次循环流动，以及，所述压力发生器的工质出口与所述所述蒸汽做功系统压力发生器的工质入口连通，所述蒸发器的工质出口与所述压力发生器的工质入口连通。

优选地，所述可利用低温热源的做功系统包括并联设置的多个所述压力发生器和多个做功装置，所述多个所述压力发生器依次循环接收所述蒸发器输出的所述液体工质和所述蒸汽工质，多个所述做功装置并列设置并以此循环做功。

优选地，在所述压力发生器内设置有加热源，当所述压力发生器接收低于室温的所述液体工质时，所述液体工质首先吸收低温热源中的热量后由所述加热源加热，以提高所述压力发生器内的蒸汽压力。

优选地，所述做功工质包括第一做功工质和第二做功工质，而且，所述第一做功工质可与第二做功工质混合，或者溶于所述第二做功工质；在所述蒸发器内，做功工质蒸汽被蒸汽吸收工质吸收，降低蒸发器内做功工质的蒸汽压，被吸收的做功工质蒸汽与所述的蒸汽吸收工质一起输送到蒸汽处理装置，使蒸汽与所述的蒸汽吸收工质分离，以液体或者蒸汽的方式重新回到压力发生器。

其中，所述工质循环做功系统还包括第一换热器和/或第二换热器，所述第一换热器的工质入口与所述压力发生器的工质出口连通，所述第一换热器的工质出口与所述做功装置的工质入口连通，所述第一换热器用于降低进入所述做功装置的所述做功工质的温度；所述第二换热器的工质入口与所述做功装置的工质出口连通，所述第二换热器的工质出口与所述蒸发器的工质入口连通，所述第二换热器用于提高进入所述蒸发器的所述做功工质的温度。

优选地，所述可利用低温热源的做功系统还包括储能装置，所述储能装置与所述做功装置的能量输出端连接，用于储存所述做功装置输出的能量。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供的可利用低温热源的做功系统，做功工质在蒸发器内蒸发时能够产生低于室温的低温液体工质和蒸汽工质，该低温液体工质在压力发生器内或在进入压力发生器之前吸收低温热源中的热量，使其温度达到低温热源的温度，之后由加热源加热以进一步提高做功工质的温度并使其汽化，由于液体工质吸收了低温热源的热量，汽化时可以减少能源的消耗，而且在压力发生器内，低温液体工质可以利用蒸发器输出的高温蒸汽工质中的热量加热或使其汽化，从而将蒸发器排出的热量循环利用。因此，该做功系统不仅利用了如空气、江河湖海等环境中的低温热源，扩大了能量的来源范围，而且循环利用了蒸发器产生的蒸汽工质中的热量，节约了能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的可利用低温热源的做功系统中工质循环做功系统的连接关系示意图；

图2为本实用新型实施例1的优选实施例提供的可利用低温热源的做功系统中工质循环做功系统的连接关系示意图；

图3为本实用新型实施例2提供的可利用低温热源的做功系统中工质循环做功系统的连接关系示意图；

图4为本实用新型实施例3提供的可利用低温热源的做功系统中工质循环做功系统的连接关系示意图；

图5为本实用新型实施例4提供的可利用低温热源的做功系统中两个工质循环系统的连接关系示意图；

图6为本实用新型实施例5提供的可利用低温热源的做功系统中工质系统与蒸汽做功装置的连接关系示意图；

图7为本实用新型实施例6提供的可利用低温热源的做功系统中工质系统与蒸汽做功装置的连接关系示意图；

图8为本实用新型实施例7提供的可利用低温热源的做功系统中工质系统与蒸汽做功装置的连接关系示意图；

图9为本实用新型实施例8提供的可利用低温热源的做功系统中工质系统与制冷系统的连接关系示意图；

图10为本实用新型实施例9提供的可利用低温热源的做功方法的流程图。

在以上附图中，实线表示液体工质的流动，虚线表示蒸汽工质的流动，点划线表示热交换。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，实施例1提供的可利用低温热源的做功系统包括工质循环做功系统1，工质循环做功系统1包括压力发生器11、做功装置12和蒸发器13，压力发生器11、做功装置12和蒸发器13通过管路依次首尾连通，即压力发生器11的工质出口和做功装置12的工质入口通过管路连通，做功装置12的工质出口与蒸发器13的工质入口通过管路连通，蒸发器13的工质出口与压力发生器11的输入口通过管路连通，做功工质通过管路在压力发生器11、做功装置12和蒸发器13之间循环流动，做功工质在压力发生器11和蒸发器13之间的压力差为做功装置12提供做功的动力。

需要指出的是，压力发生器11的工质入口包括液体工质入口和蒸汽工质入口，蒸发器13的工质出口包括液体工质出口和蒸汽工质出口。不难理解，蒸发器13的液体工质出口与压力发生器11的液体工质入口对应连通，蒸发器13的蒸汽工质出口与压力发生器11的蒸汽工质入口对应连通。为了便于描述，下文多数情况将压力发生器11的液体工质入口和蒸汽工质入口统称为压力发生器11的工质入口，将蒸发器13的液体工质出口和蒸汽工质出口统称为蒸发器13的工质出口。只有特别强调液体工质和蒸汽工质时，才特别采用蒸汽工质入口、蒸汽工质出口、液体工质入口或液体工质出口表述。

在压力发生器11内需要产生的较高蒸汽压力，以将做功工质压送至做功装置12内做功，之后被压送至蒸发器13。然而，当做功工质的温度过高时，会对做功装置12的寿命产生不利影响，因此，需要降低进入做功装置12的做功工质的温度。也就是说，做功工质在压力发生器11内既需要吸热提高做功工质温度和蒸汽压力，又需要放热以降低进入做功装置12内的温度，可以简单的认为压力发生器11分为三段，前段和中段需要吸收热量，以提高蒸汽压力，即增加压力发生器11与蒸发器13之间的压力差，从而提高做功的效率；后段需要释放热量，以降低做功工质对做功装置12的不利影响。

蒸发器13用于汽化做功工质，蒸发器13内蒸发汽化做功工质时需要吸收大量的热，导致未汽化的液体工质的温度被降低至室温以下。该低温液体工质可以吸收低温热源中的热量，这里所指的低温热源包括但不限于空气、江河湖海。

在本实施例中，蒸发器13可采用制冷蒸发器，并在制冷蒸发器的工质入口设置膨胀装置，即，做功装置12的工质出口与膨胀装置的工质入口通过导管连通，膨胀装置的工质出口与蒸发器13的工质入口通过导管连通。膨胀装置可使做功工质膨胀，从而有利于蒸发器13蒸发汽化做功工质。

本实施例在压力发生器11内设置有换热器(图中未示出)，当压力发生器11内做功工质低于室温时，做功工质通过换热器吸收低温热源中的热量，并将做功工质的温度提高到室温。

另外，即使低温液体工质吸收低温热源的热量，但这些热量不足以使做功工质对做功装置做功，因此，本实施例在压力发生器11内还可以设置有加热源(图中未示出)，加热源作为更高温热源，用于提高做功工质的温度以及使做功工质蒸发汽化，当做功装置12需要输出较大功率时，加热源可提高蒸汽工质的压力，增大压力发生器11与蒸发器13之间的压力差，从而使做功装置12提供更大的输出功率。

另外，加热源也可以设置在压力发生器11的外部，在压力发生器11的外部加热做功介质；或者，用加热源加热导热介质，再由导热介质加热做功工质，

需要说明的是，本实施例提供的工质循环做功系统可以仅设置换热器和加热源之一，也可以同时设置换热器和加热源。

作为本实施例的一个优选实施例，如图2所示，工质循环做功系统还包括蒸汽压缩装置14，蒸汽压缩装置14串连在蒸发器13和压力发生器11之间，即，蒸汽压缩装置14的工质入口与蒸发器13的工质出口通过管路连通，蒸汽压缩装置14的工质出口与压力发生器11的入口通过管路连通。蒸汽压缩装置14可以将蒸发器13产生的蒸汽工质压缩，一方面，降低了蒸发器13内蒸汽的压力，使蒸发器13内的压力维持在较低的范围内，从而增加压力发生器11与蒸发器13之间的压力差，进而提高做功装置的做功效率；另一方面，获得了高温高压蒸汽工质，并将高温高压蒸汽工质压送至压力发生器11内以循环利用其热量，减少了热能的浪费。

在本实施例中，蒸发器13为闪蒸罐式蒸发器，闪蒸罐式蒸发器产生的蒸汽工质通过蒸汽压缩装置14压缩后压送至压力发生器11，闪蒸罐式蒸发器产生的低温液体工质可以通过工质泵(图中未示出)返回压力发生器11。低温液体工质在进入压力发生器11内之前，可以先吸收环境中的热量使其与环境温度基本相同，之后进入压力发生器11升温汽化，由于低温液体工质已经吸收了环境中的热量，从而可以减少液体工质汽化所需的能源。

不难理解，蒸汽压缩装置14在降低蒸发器13内蒸汽压力的同时，提高了压力发生器11内的蒸汽压力，有利于提高做功装置做功的效率。在本实施例中，蒸汽压缩装置14采用但不限于机械压缩(如压缩机)和蒸汽喷射压缩装置。

另外，闪蒸罐式蒸发器13内产生的低温液体工质也可以通过压力发生器11与蒸发器13之间的压力差被压送至压力发生器11，即，通过压缩机抽取压力发生器11内的蒸汽工质，使压力发生器11内压力小于蒸发器13内的压力，由压力差将液体工质从蒸发器13压送至压力发生器11。低温液体工质在压力发生器13内先通过换热器吸收环境中低温热源中的热量，待液体工质的温度与环境温度基本相同后，再由更高的热源来加热。

为了促进蒸发器13内液体工质蒸发，除了采用压缩方式排出蒸汽工质外，还可以采用吸收的方法。比如利用溴化锂浓溶液具有的吸收水蒸气的特点，通过溴化锂浓溶液吸收水蒸气，降低蒸发器13内水蒸气的压力，促进蒸发器内液体工质的蒸发。将吸收水蒸气后形成的溴化锂稀溶液送入蒸汽处理装置，通过加热溴化锂稀溶液方式使水蒸发，再次得到溴化锂浓溶液，再将溴化锂浓溶液重新送入蒸发器13循环利用。根据所选择的做功工质，利用适当的吸收工质吸收做功工质的蒸汽，再经过蒸汽处理，将得到的做功工质的蒸汽或者液体送入压力发生器循环。

另外，在本实施例中，做功工质可以采用单一工质，即采用一种做功工质；也可以采用两种或更多种做功工质，多种做功工质的饱和蒸汽压不同以及汽化温度不同，而且，多种做功工质可以相互充分混合，或者一种或多种做功工质可溶于另一种做功工质。

采用两种做功工质时，采用多种做功工质具有以下优点：

其一，在蒸发器内加热做功工质时，汽化温度低的做功工质容易产生蒸汽，形成高压蒸汽，因此，在相对比较低的温度即可产生蒸汽，从而降低压力发生器的功耗，以及相同温度下能够获得更高的蒸汽压力，有利于提高液体工质做功的能力。当液体工质被全部推出压力发生器后，可以用压力发生器内的换热器使蒸汽工质降温冷凝为液体工质。

其二，饱和蒸汽压高的做功工质在蒸发器内容易蒸发汽化，这有利于使做功工质返回压力发生器，而且有利于吸收低温热源的热量。

其三，当一种做功工质溶解于另一种做功工质时，当温度升高时溶解度将下降，被溶解的做功工质容易以气体形式析出，推动液体做功工质做功。当液体工质被全部推出压力发生器后，可以用压力发生器内的换热器使蒸汽工质降温，随着温度和压力的下降，恢复溶解度，并使蒸汽工质迅速溶解于液体工质，从而保持压力发生器连续做功。当被溶解的做功工质被再次加热后为下一个做功循环做准备。

做功工质的选择还可以是一种易溶于溶剂的溶质工质，在温度升高、压力升高时，溶解度降低，并从溶剂工质中析出，形成蒸汽。比如氨和水，氨极易溶于水。在温度和压力升高时，氨在水中的溶解度下降，氨从水中析出，在水面上形成氨气。该氨气气压可以推动液体工质水做功。待压力发生器内的液体工质都流出后，利用压力发生器内的换热器冷却压力发生器内的高温的气态氨，氨的温度降低后导入液体工质水，使氨能够迅速融入液体水中，准备开始下一次做功循环。

因此，作为本实施例的一个变型实施例，做功工质包括第一做功工质和第二做功工质，而且，第一做功工质可溶于第二做功工质；气态的第二做功工质溶解于液态或者气态的蒸汽吸收工质内以降低蒸发器3内的压力。具体地，第一做功工质在加热到较低的温度下即可汽化，但第一做功工质的蒸汽在常温或者较低温度压力下，容易溶解于第二做功工质。当压力发生器1加热第一做功工质和第二做功工质时，第一做功工质首先汽化，提高压力发生器1内的压力，从而推动液体的第二做功工质、或者大部分的液体第二做功工质和部分第一做功工质进入做功装置做功。在蒸发器内第一、第二做功工质的蒸汽被蒸汽吸收工质吸收，从而降低蒸发器3内压力。

此外，当压力发生器11内不设置更高温热源时，设置蓄热装置。以工质R134A为例，R134A的蒸发潜热是216kj/kg，液态R134a的比热容是1.51kj/kg。如果将气态134a冷凝成液态，会使同质量的液体温度升高约143度。当蒸发器13产生的高温高压蒸汽工质进入压力发生器11时，压力发生器11内的液体工质的温度会得到较大提升，即，可以利用R134a做功工质的汽化潜热提升液体工质的温度。但是经蒸汽压缩装置压缩后的高温高压蒸汽温度与环境的低温热源的温度差远小于143度，这也意味着，部分做功工质蒸汽不能冷凝成液体，所以需要蓄热装置暂时吸收这部分不能冷凝的做功工质的冷凝热并暂时存储。

当不需要做功装置12做功时，做功装置12流出的液体工质不再经过蒸发器13而直接进入压力发生器11，此时，由于做功工质不经过蒸发器13，液体工质只能降温到常温，做功装置12的工质入口和工质出口之间的压力差较小。靠这样的循环，可以尽可能利用做功系统内的余热，直到液体工质的温度降低到无法再做功，从而将余热转换为电能或其他能量存储。或者，做功装置12流出的液体工质经过蒸发器13，但不对蒸发器内的工质蒸汽做处理，保持该蒸汽压不变，这样完成做功的液体工质经过蒸发器13，但在蒸发器13内不经过蒸发过程直接进入压力发生器。

实施例2

如图3所示，实施例2提供的工质循环做功系统包括压力发生器11、做功装置12、蒸发器13、蒸汽压缩装置14、第一换热器15和第二换热器16，并且，压力发生器11、第一换热器15、做功装置12、第二换热器16、蒸发器13和蒸汽压缩装置14通过管路依次首尾连通，即，压力发生器11的工质出口与第一换热器15的工质入口连通，第一换热器15的工质出口与做功装置12的工质入口连通，做功装置12的工质出口与第二换热器16工质入口连通，第二换热器16工质出口与蒸发器13的工质入口连通，蒸发器13的工质出口与蒸汽压缩装置14的工质入口连通，蒸汽压缩装置14的工质出口与压力发生器11的工质入口连通，从而使做功工质在压力发生器11、第一换热器15、做功装置12、第二换热器16、蒸发器13和蒸汽压缩装置14内循环流动。

当进入做功装置12的做功工质的温度较高时，即压力发生器11输出的液态工质温度较高时，随着做功的进行液体工质的压力常常会低于本身温度对应的饱和蒸气压，液体工质就会产生蒸汽。如果液体工质在做功装置12内产生蒸汽，会出现气蚀等现象，损害做功装置12，降低做功装置12的使用寿命。第一换热器15可降低进入做功装置12内液体工质的温度，使液体工质在做功装置12内不产生蒸汽，同时可以增加压力发生器11和做功装置12的工质出口之间的压力差，使做功装置获得更大的驱动力。第一换热器优选采用两级换热，第一级换热是将高温液体工质降温至环境温度；第二级换热是通过冷量使液体工质由环境温度降低至更低的温度。第一换热器15的冷量优选来自蒸发器13，即，利用蒸发器13产生的低温液体工质来降低进入做功装置12的液体工质的温度，这样可在降低进入做功装置12的液体工质的温度同时，提高进入压力发生器11中液体工质的温度。也就是说，本实施例将工质循环做功系统设置成：首先通过管路将蒸发器13输出的低温液体工质传输至第一换热器15，再通过管路将低温液体工质传输至压力发生器11，这样既降低了输入做功装置12的液体工质的温度，减少液体工质对做功装置12的损伤，又循环利用了热量，提高进入压力发生器11的液体工质温度，降低能耗，节约能源。

由于从做功装置12输出的液体工质的温度相对较低，因此，将第二换热器16设置在做功装置12和蒸发器13之间，可用于提高进入蒸发器13中液体工质的温度。第二换热器16的热量可以来自低温热源，这里所指的低温热源指空气、江河湖海，吸收这些低温热源中的热量；或者利用蒸发器13产生的高温高压蒸汽工质中的热量。

作为本实施例的一个变型实施例，工质循环做功系统还包括蒸汽处理装置，即蒸汽处理装置代替蒸汽压缩装置，蒸发器13内设置有蒸汽吸收工质，蒸汽吸收工质吸收做功工质的蒸汽，以降低的蒸发器13内蒸汽的压力，被吸收的做功工质与的蒸汽吸收工质一起输送到蒸汽处理装置，使做功工质与蒸汽吸收工质分离，做功工质以液体或者蒸汽方式返回到压力发生器11。

在该变型实施例中，蒸汽工质的蒸汽处理工质不是用于做功的工质，所以不参与做功，只是用来处理做功工质。例如，蒸汽吸收工质采用溴化锂浓溶液，做功工质采用水。溴化锂浓溶液具有很强的吸收水蒸气的能力。当水蒸气接触蒸发器13内的溴化锂浓溶液时，蒸发器13内的水蒸气进入溴化锂浓溶液，造成蒸发器13内水蒸气压力降低使水持续蒸发；溴化锂浓溶液吸收水蒸气后变成稀溶液后流出蒸发器13。加热溴化锂稀溶液可以使水蒸发变成水蒸气，并再次得到溴化锂浓溶液；水蒸气再以蒸汽或者高温冷凝水的方式重新送到压力发生器11。

实施例2提供的工质循环做功系统的其他结构、连接方式和作用与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

如图4所示，实施例3提供的工质循环做功系统包括四个压力发生器11a、11b、11c、11d、做功装置12、蒸发器13、蒸汽压缩装置14、第一换热器15和第二换热器16，且压力发生器11、第一换热器15、做功装置12、第二换热器16、蒸发器13和蒸汽压缩装置14通过管路依次首尾连通，即，将压力发生器11a、11b、11c、11d并列设置，压力发生器11a、11b、11c、11d的工质出口与第一换热器15的工质入口连通，第一换热器15的工质出口与做功装置12的工质入口连通，做功装置12的工质出口与第二换热器16工质入口连通，第二换热器16工质出口与蒸发器13的工质入口连通，蒸发器13的工质出口与蒸汽压缩装置14的工质入口连通，蒸汽压缩装置14的工质出口与压力发生器11a、11b、11c、11d的工质入口连通。做功工质在压力发生器11a、11b、11c、11d、第一换热器15、做功装置12、第二换热器16、蒸发器13和蒸汽压缩装置14内循环流动。

本实施例的主要特点是设置了四个压力发生器11a、11b、11c、11d，四个压力发生器11a、11b、11c、11d循环接收蒸发器输出的蒸汽工质和液体工质，并循环对做功装置12循环工作，即同一时刻只有一个压力发生器对做功装置12做功。另外，当压力发生器11a、11b、11c、11d接收蒸发器输出的低于室温的液体工质时，该液体工质首先吸收低温热源中的热量。

具体地，假设压力发生器11a、11b、11c、11d的初始状态为：压力发生器11a充满了温度相对较高的液体工质，利用加热源加热液体工质并提高其内蒸汽压力，压力发生器11b、11c内的做功工质为常温的液体工质，压力发生器11d内的做功工质为蒸汽工质。

可利用低温热源的做功系统开始运行时，压力发生器11a对做功装置12做功，蒸汽压缩装置14将蒸发器13内的蒸汽工质压缩并压送至压力发生器11b，利用高温高压的蒸汽工质加热压力发生器11b内的液体工质，当压力发生器11b内的液体工质温度达到蒸汽工质所能加热的上限时，可以将高温高压的蒸汽工质压送至压力发生器11c，加热压力发生器11c内的液体工质，同时使压力发生器11b内的液体工质的温度保持恒定；蒸发器13内低于室温的液体工质通过工质泵输送至压力发生器11d，由于此时液体工质的温度较低，可以吸收低温热源中的热量，并使液体工质的温度与低温热源的温度相同。当压力发生器11a内的液体工质消耗完毕时，启动压力发生器11b内的加热源，使压力发生器11b开始对做功装置12做功，并将蒸发器13输出的蒸汽工质压送至压力发生器11c，利用高温高压的蒸汽工质加热压力发生器11c内的液体工质；此时压力发生器11d已经被液体工质充满，而且液体工质由于吸收环境中的热量已达到环境温度，当压力发生器11c内的液体工质的温度达到温度上限时，可以在维持压力发生器11c内液体工质的温度的同时，将蒸发器13输出的高温高压的蒸汽压送至压力发生器11d，加热压力发生器11c内液体工质的温度；蒸发器13输出的低温液体工质传送至压力发生器11a，压力发生器11a内的低温液体工质不断吸收环境中的热量。

四个压力发生器11a、11b、11c、11d如此反复循环，蒸发器13输出的低温液体工质不停地从环境中低温热源吸收热量并达到环境温度，再通过蒸发器13输出的高温高压蒸汽工质对其加热，最后利用加热源提升蒸汽工质的压力做功，既有效地利用了低温热源，降低能耗，又循环利用了蒸发器13输出的高温高压蒸汽工质中的热量，节约了能源。

作为本实施例的一个变型实施例，可利用低温热源的做功系统包括四个压力发生器11a、11b、11c、11d、两个做功装置12、一个蒸发器13、一个蒸汽压缩装置14，两个做功装置12并列设置，四个压力发生器11a、11b、11c、11d对两个做功装置12循环做功，两个做功装置12将做功工质输出至蒸发器13，或者一个做功装置将做功工质输出至蒸发器13，另一个做功装置不经过蒸发器13，直接将做功工质输出到压力发生器，尽可能消耗蒸汽压缩之后的冷凝热，减少蓄热装置的负担。其余步骤和做功工质的循环与其他实施例相同，在此不再赘述。

实施例4

如图5所示，实施例4提供的可利用低温热源的做功系统包括两个工质循环做功系统，为了便于描述，将两个工质循环做功系统分别称之为上一级工质循环做功系统和下一级工质循环做功系统，对应地，将上一级工质循环做功系统中设置的压力发生器、做功装置、蒸发器和蒸汽压缩装置称之为上一级压力发生器11a、上一级做功装置12a、上一级蒸发器13a和上一级蒸汽压缩装置14a；将下一级工质循环做功系统中设置的压力发生器、做功装置、蒸发器和蒸汽压缩装置称之为下一级压力发生器11b、下一级做功装置12b、下一级蒸发器13b和下一级蒸汽压缩装置14b。

实施例4提供的可利用低温热源的做功系统具体结构如下：

在上一级工质循环做功系统中，通过管路将上一级压力发生器11a、上一级做功装置12a、上一级蒸发器13a和上一级蒸汽压缩装置14a依次首尾连通；在下一级工质循环做功系统中，通过管路将下一级压力发生器11b、下一级做功装置12b、下一级蒸发器13b和下一级蒸汽压缩装置14b依次首尾连通。上一级工质循环做功系统和下一级工质循环做功系统的具体连接方式和作用与实施例2相同，在此不再赘述。并且，将上一级蒸发器13a的液体工质出口与下一级蒸汽压缩装置14b的工质出口以热交换方式设置，以利用下一级蒸汽压缩装置14b输出的高温高压蒸汽工质的热量加热上一级低温液体工质的温度，同时下一级蒸汽工质得以冷凝。

需要指出的是，虽然实施例4提供的可利用低温热源的做功系统设置了两个工质循环做功系统，但本实用新型并不局限于此。实际上，可利用低温热源的做功系统还可以设置两个以上任意数量的工质循环做功系统。具体地，可利用低温热源的做功系统包括n级工质循环做功系统，n级工质循环做功系统逐级连接，即上一级蒸发器13a与下一级蒸汽压缩装置14b以热交换方式设置，其中，n为大于或等于2的正整数，从而将做功工质中的热量循环利用。工质循环做功系统之间可以相互利用热量和冷量进行对应的升温和降温。

实施例5

如图6所示，实施例5提供的可利用低温热源的做功系统包括一个工质循环做功系统和一个蒸汽做功装置。

工质循环做功系统的结构与实施例1中工质循环做功系统的结构相同，其包括压力发生器11、做功装置12和蒸发器13，并且将压力发生器11、做功装置12和蒸发器13通过管路依次首尾连通。

蒸汽做功装置采用目前市场上提供的蒸汽做功装置，其包括蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63，蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63通过管路依次首尾连通，蒸汽做功装置压力发生器61的工质出口与蒸汽做功系统做功装置62的工质入口连通，蒸汽做功系统做功装置62的工质出口与工质泵63的输入口连通，蒸汽做功系统工质泵63的输出口与蒸汽做功系统压力发生器61的工质入口连通，做功工质在蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63内循环流动，蒸汽做功系统工质泵63提供做功工质循环的动力。

压力发生器11的工质入口与蒸汽做功系统做功装置62的工质出口以热交换方式设置，即蒸汽做功系统做功装置62排出的高温蒸汽工质与压力发生器11的工质入口的低温液体工质进行热交换，一方面，压力发生器11的工质入口的低温液体工质加热，有利于其在压力发生器11产生高压；另一方面，蒸汽做功系统做功装置62排出的高温蒸汽工质被冷却，冷凝成液体后由工作泵63输送到蒸汽做功系统的压力发生器61，冷凝所放出的热量被利用，节约了能源。

实施例6

如图7所示，实施例6提供的可利用低温热源的做功系统包括一个工质循环做功系统和一个蒸汽做功装置。

具体地，可利用低温热源的做功系统包括压力发生器11、做功装置12、蒸发器13、蒸汽做功系统压力发生器61和蒸汽做功系统做功装置62，而且，蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62、压力发生器11、做功装置12和蒸发器13通过管路依次首尾连接，即，蒸汽做功系统压力发生器61的工质出口与蒸汽做功系统做功装置62的工质入口连通，蒸汽做功系统做功装置62的工质出口与压力发生器11的工质入口连通，压力发生器11的工质出口与做功装置12的工质入口连通，做功装置12的工质出口与蒸发器13的工质入口连通，蒸发器13的工质出口与蒸汽做功系统压力发生器61的工质入口连通。蒸汽做功系统做功装置62排出的蒸汽工质直接进入压力发生器11，作为高温热源加热压力发生器11内的液体工质。

压力发生器11和做功装置62之间被排出的高温液体工质被返回至蒸汽做功系统压力发生器61，有效利用高温液体工质的热量，降低蒸汽做功系统的能源消耗。

实施例7

如图8所示，实施例7提供的可利用低温热源的做功系统包括一个工质循环做功系统和一个蒸汽做功装置。

工质循环做功系统的结构与实施例2中工质循环做功系统的结构相同，其包括压力发生器11、做功装置12、蒸发器13和蒸汽压缩装置14，并且将压力发生器11、做功装置12、蒸发器13和蒸汽压缩装置14通过管路依次首尾连通。

蒸汽做功装置采用目前市场上提供的蒸汽做功装置，其包括蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63，蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63通过管路依次首尾连通，蒸汽做功装置压力发生器61的工质出口与蒸汽做功系统做功装置62的工质入口连通，蒸汽做功系统做功装置62的工质出口与工质泵63的输入口连通，蒸汽做功系统工质泵63的输出口与蒸汽做功系统压力发生器61的工质入口连通，以使做功工质在蒸汽做功系统压力发生器61、蒸汽做功系统做功装置62和蒸汽做功系统工质泵63内循环流动，蒸汽做功系统工质泵63提供做功工质循环的动力。

蒸发器13与蒸汽做功系统做功装置62的工质出口以热交换方式设置，以利用蒸发器13输出的低温液体工质冷却蒸汽做功系统做功装置62排出的蒸汽工质，同时加热蒸发器13输出的低温液体工质温度。另外，蒸汽压缩装置14与蒸汽做功系统压力发生器61以热交换方式设置，利用蒸汽压缩装置14输出的高温高压蒸汽工质提高蒸汽做功系统压力发生器61内做功工质的温度。

本实施例蒸发器13利用了蒸汽做功装置输出的余热，降低了做功工质进入蒸汽做功系统工质泵63的温度，减小了蒸汽做功系统工质泵63的损伤。同时蒸汽做功系统压力发生器61利用了蒸汽压缩装置14输出的高温高压蒸汽工质的热量，有利于提高蒸汽做功装置的做功效率。

实施例8

如图9所示，实施例8提供的可利用低温热源的做功系统包括一个工质循环做功系统和一个制冷系统。

制冷系统包括制冷系统蒸发器71、制冷系统冷凝器72和制冷系统压缩机73，并且将制冷系统蒸发器71、制冷系统冷凝器72和制冷系统压缩机73依次首尾连通，即，制冷系统蒸发器71的工质输出口与制冷系统压缩机73的工质入口连通，制冷系统压缩机73的工质出口与制冷系统冷凝器72的工质入口连通，制冷系统冷凝器72的工质出口与制冷系统蒸发器71的工质输入口连通。制冷系统蒸发器71吸热使冷媒蒸发，制冷系统压缩机73将冷媒压送至制冷系统冷凝器72，制冷系统冷凝器72散热以使冷媒冷却。

工质循环做功系统的结构与实施例2中工质循环做功系统的结构相同，其包括压力发生器11、做功装置12、蒸发器13和蒸汽压缩装置14，并且将压力发生器11、做功装置12、蒸发器13和蒸汽压缩装置14通过管路依次首尾连通。

另外，制冷系统蒸发器71与蒸汽压缩装置14以热交换方式设置。由于制冷系统蒸发器71内蒸发冷媒需要吸收热量，蒸汽压缩装置14输出的高温高压蒸汽工质中的热量能够为制冷系统蒸发器71提供热量，将蒸汽压缩装置14中的热量加以利用，有利于减少热量损耗。而且，制冷系统冷凝器72与压力发生器11以热交换方式设置。冷媒中制冷系统冷凝器72在冷凝过程中将释放大量的热量，这些热量可以被压力发生器11利用，用于提高压力发生器11内液体工质的温度。

在实施例1至实施例8中，可利用低温热源的做功系统还包括储能装置，储能装置的能量输入端与做功装置的能量输出端连接，用于储存做功装置输出的能量。当用户需要的电能减少时，可以借助储能装置将做功装置产生的电能储存；或者，储能装置用于存储热量。

由于做功工质的汽化潜热很高，除了部分蒸汽冷凝将热量传给液体工质外，还需要冷凝工质先吸收高温高压做功工质的汽化潜热，使工质蒸汽全部液化。这些较高温度的冷凝工质先保存在蓄能装置内，待做功要求较低时，不经过蒸发器直接回到压力发生器；或者经过蒸发器，但不对做功工质的蒸汽做处理，保持蒸发器内的做功工质的蒸汽压，这样液体工质就不再蒸发，全部流入压力发生器。这种方法可以消耗蓄能装置的冷凝工质的热量，但是做功功率会降低。在实施例4中并联设置做功装置的目的也是为了减少这部分的热量，降低蓄能装置的负担。

上述实施例提供的可利用低温热源的做功系统，做功工质在蒸发器内蒸发时能够产生低于室温的低温液体工质和高温蒸汽工质，该低温液体工质能够在压力发生器内或在进入压力发生器之前吸收低温热源中的热量，使其温度达到低温热源的温度，这样可以减少压力发生器汽化液体工质时消耗的能量，而且在压力发生器内，低温液体工质可以利用蒸发器输出的高温蒸汽工质中的热量来提高其温度或使液体工质汽化，从而将热量循环利用。因此，该做功系统不仅利用了如空气、江河湖海等环境中的低温热源，扩大了能量的来源范围，而且循环利用了蒸发器产生的蒸汽工质中的热量，节约了能源。

实施例9

如图10所示，本实施例提供一种可利用低温热源做功的方法，该方法基于实施例1至实施例8提供的做功系统，该方法包括以下步骤：

步骤S1，加热压力发生器内的液体工质，使其汽化并提高压力发生器内蒸汽的压力，以将液体工质压送至做功装置；

步骤S2，液体工质在做功装置内完成做功后被压送至蒸发器；

步骤S3，液体工质在蒸发器内被汽化获得蒸汽工质，同时，蒸汽工质被蒸发器内蒸汽吸收工质吸收，并排出蒸发器。

步骤S4，将蒸汽工质与蒸汽吸收工质分离，并将分离后的蒸汽工质返送至压力发生器，同时将蒸汽吸收工质返送至蒸发器。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。