温差能热能利用装置及方法与流程

[0001]
本发明涉及一种温差能热能利用装置及方法，属于节能环保技术领域。


背景技术：

[0002]
现有技术温差能转换成机械能，需要温差大；并且现有技术在低温低压热能机械发电技 术效率低，以致一些低温度的热能无法利用，造成低温度热源白白浪费，影响了全方面﹑低 成本的使用热能的目标。本发明可以将30℃左右的温差转换成机械能，需要温差小。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种温差能热能利用装置及方法。
[0004]
本发明所述的温差能热能利用装置，包括热源、冷源，以及异形气缸，异形气缸安装有 沿其上下运动的配重及柱塞，配重及柱塞与异形气缸之间充斥有低沸点工质，配重及柱塞外 接有负载；异形气缸内的低沸点工质经过热源、冷源作用下汽化或者冷凝驱动配重及柱塞上 下运动，配重及柱塞驱动负载对外做功。
[0005]
优选地，所述负载为对外输出的力。
[0006]
优选地，所述配重及柱塞顶部无负载，用冷源冷却时，配重及柱塞的重量需稍大于低沸 点工质的饱和蒸气压。
[0007]
优选地，所述低沸点工质为氟利昂、二氧化碳或全氟丁烷等等。低沸点工质不限于上述 三种工质，还可以是其他能实现工作目的化工原料。
[0008]
优选地，所述异形气缸盛装液体的气缸部分设置有保温层。
[0009]
本发明所述的温差能热能利用装置的方法，包括如下步骤：
[0010]
s1：用冷源冷却异形气缸内的低沸点工质；
[0011]
s2：低沸点工质被配重及柱塞压缩，液化；配重及柱塞下行；
[0012]
s3：用热源加热低沸点工质，低沸点工质汽化；推动配重及柱塞和负载上升，对外输出 功；
[0013]
s4：重复步骤s1，s2，s3，循环运转。
[0014]
本发明的有益效果是：本发明可以将30℃左右的温差转换成机械能，实现冷热源温差对 外输出功，且冷源和热源均具有易得性，结构简单，制作方便，节能环保。
附图说明
[0015]
图1是本发明的原理流程框图。
[0016]
图2是本发明的结构示意图。
[0017]
图3是本发明的冷源取得示意图。
[0018]
图中：1、负载；2、配重及柱塞；3、热源；4、低沸点工质；5、冷源；6、异形气缸；7、 换热器。
具体实施方式
[0019]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
[0020]
实施例1：
[0021]
如图1所示，本发明所述的温差能热能利用方法，包括如下步骤：
[0022]
s1：用冷源5异形气缸6内的低沸点工质4；
[0023]
s2：低沸点工质4被配重及柱塞2压缩，液化；配重及柱塞2下行；
[0024]
s3：用热源3加热低沸点工质4，低沸点工质4汽化；推动配重及柱塞2和负载1上升， 对外输出功；
[0025]
s4：重复步骤s1，s2，s3，循环运转。
[0026]
如图2和图3所示，本发明提供的温差能热能利用装置，包括配重及柱塞2、气缸6，所 述气缸6内设置有配重及柱塞2，所述配重及柱塞2顶部放置有负载1，气缸6内设置有全氟 丁烷，冷源5设置为10℃，热源3设置为20℃。
[0027]
实施条件a：当没有负载1，用冷源5冷却时，配重及柱塞2的重量稍大于气缸6中全氟 丁烷的饱和蒸气压，因为这样才能将饱和蒸汽压缩成液体。气缸6直径0.1平方米。
[0028]
根据条件a:当10℃时，查资料全氟丁烷饱和蒸气压0.1603兆帕，变为相对气压0.06兆 帕，0.06兆帕*0.1平方米＝611.8kg。
[0029]
实施条件b：盛装液体的气缸部分具有保温功能。
[0030]
因为配重及柱塞2的重量要稍大于气压，才能将饱和蒸汽压缩成液体，本例配重及柱塞 2的重量取值650kg。
[0031]
用热源3加热全氟丁烷。热源20℃时，饱和蒸气压查资料得知0.23mpa。变为相对大气 压0.13兆帕。面积是0.1平方米，0.13兆帕*0.1＝1325.6公斤本例取值1300kg。
[0032]
结论g：负载1对外输出的力：1300kg-650kg＝650kg。
[0033]
本发明的工作过程如下：
[0034]
首先，用热源3加热气缸6内部的全氟丁烷。液体全氟丁烷汽化，气缸6上行推动负载 1对外做功和配重及柱塞2上行。
[0035]
其次，用冷源5异形气缸6中的全氟丁烷。由条件a知道，全氟丁烷液化，配重及柱塞 2下行。
[0036]
一个循环结束，回到初始状态，重复s1，s2步骤，可以连续工作。
[0037]
结论：通过10℃和20℃的温度差。使650kg的负载1对外做功。
[0038]
下面采用具体的案例定量的分析本申请的有益效果。
[0039]
假设：热源3用25℃热水，冷源5用5℃水冷却，水的比热容4。
[0040]
1公斤20度全氟丁烷0.28mpa气体凝结成10度的0.17兆帕的液体用软件计算耗能 99kj/kg
[0041]
结论e：反向同样耗能99kj
[0042]
查资料，20℃时全氟丁烷密度1534公斤/立方米，假设本例：0.1立方米全氟丁烷需要 汽化，即153.4公斤
[0043]
耗能154.3*99＝15275.7kj
[0044]
需要的循环水15275.7/4＝3818.925
[0045]
水头0.5米
[0046]
3818.925*0.5＝1909.4625kg*米
[0047]
根据结论e：
[0048]
1909.4625kg*米*2＝3818.925kg*米
[0049]
一个循环，汽化然后冷凝回来总耗能3818.925kg*米
[0050]
上述计算只是一摄氏度温差，实际是25度水加热。耗能更少，因为净功挺大。已经合乎 发明目的。忽略不再计算
[0051]
20℃时液体密度1534气体密度20.6，膨胀倍数1534/20.6＝74.5，简化为膨胀74倍，因 此气缸6上行74米。
[0052]
根据结论g：
[0053]
得到的总功650*74＝48100公斤*米
[0054]
净功48100-3818.925＝44281.075公斤*米
[0055]
总结论：方案可行。
[0056]
冷源5热源3的易得性：低温热源3很易得例如低于100℃的烟气，发电厂废热，各种 工业废热，现在大部分都直接排放。南海海面常年23-29℃，深600米以后常年2-7℃。如图 3，只要冷源5位于水平面以下，因为不用把水抽离水面，只是把水深的100米的水提升到水 深10的地方。因此循环水只需要一个人很小的水头(0.5-1米)即可，消耗的能量很少。
[0057]
本发明可以将30℃左右的温差转换成机械能，实现冷热源3温差对外输出功，且冷源5 和热源3均具有易得性，结构简单，制作方便，节能环保。
[0058]
本发明可广泛运用于节能环保等场合。
[0059]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者 操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这 种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的 要素。
[0060]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在 不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型， 本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。