超重力热动力循环装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动力设备技术领域，具体是一种超重力热动力装置。
【背景技术】
[0002] 当前所采用的热动力循环方法基本上都是蒸汽压法，即靠高温热源得到高压蒸 汽，再利用高压蒸汽做功发电，这种方式在热源温度较高时可以正常运行，但当应用于广泛 存在的小于80°C的低品位热源时，由于所形成的蒸汽压差较小，受轴封摩擦损失、高低压密 封损失、圆盘摩擦损失、水力损失的影响，导致其有效输出功和效率大幅降低。
[0003] 另外一种热动力循环方法是液体压能法，即将热能转换为液体压力能来驱动液体 涡轮做功，其特点是在较小的温差条件下就可获得兆帕级的液体压差，可以很容易地推动 液体涡轮做功，特别适用于低品位热源利用。这种方法由美国学者在上世纪70年代提出， 后又加入了压力能回收装置来提高系统效率，专利申请（CN201310695691)在此基础上进 一步提出了一种两级渗透的浓差做功装置。目前各种液体压力能法的共同点是都要利用渗 透膜来进行液体压力能的转换，但渗透膜本身较大的阻力特性、溶质反渗透问题、相容性问 题等都大大制约着液体压力能法的实际应用。
[0004] 这样，有必要对现有的热动力装置进行改进以适应低品位热源利用的需要，提高 技术经济价值和可行性。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的超重力热动力循环装置。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种超重力热动力循环装置，包括超重力旋 转装置和热动力循环装置；所述超重力旋转装置包括底座，所述底座上设置有转轴；所述 热动力循环装置包括蒸发器、冷凝器、液体涡轮、发电机；所述冷凝器固定在转轴上，所述蒸 发器的蒸发管道连接冷凝器的冷凝管道一端，冷凝器的冷凝管道另一端连接液体涡轮的液 体进口，液体涡轮的液体出口再连接蒸发器的蒸发管道；所述液体涡轮的输出轴连接发电 机。
[0007] 作为对本发明所述的超重力热动力循环装置的改进：所述冷凝器布置在转轴的轴 心位置，蒸发器、液体涡轮和发电机布置在转轴的回转半径上。
[0008] 作为对本发明所述的超重力热动力循环装置的进一步改进：所述蒸发器、冷凝器、 液体涡轮和发电机均设置在底座上。
[0009] 作为对本发明所述的超重力热动力循环装置的进一步改进：所述蒸发器和冷凝器 之间的连接管道设置为一根或多根。
[0010] 作为对本发明所述的超重力热动力循环装置的进一步改进：所述蒸发器和冷凝器 之间的连接管道为多根，该连接管道绕转轴的轴心对称布置。
[0011] 作为对本发明所述的超重力热动力循环装置的进一步改进：所述蒸发器、冷凝器、 液体涡轮及其连接管道内部所采用的工质为单组分有机工质，其临界点靠近低品位热源温 度范围，如40°C~100°C。
[0012] 一种超重力热动力循环方法，包括超重力热动力循环装置；转轴带动蒸发器、冷凝 器、液体涡轮和发电机以一定角速度旋转；从冷凝器流出的低压液体在离心力和压差的共 同作用下在管道中流动到液体涡轮进口时被增压到超高压，温度上升，变成超高压液体；所 述超高压液体进入液体涡轮，在液体涡轮中压力降低，温度降低，同时输出功，变成高压液 体；所述高压液体进入蒸发器的蒸发管道，吸收外部热源提供的热量后，变成高压蒸汽；所 述高压蒸汽在离心力和压差的共同作用下在管道中流动到冷凝器的进口时变成低压蒸汽； 所述低压蒸汽进入冷凝器的冷凝管道，向外部冷源放出冷凝潜热后成为低压液体；所述低 压液体在离心力和压差的共同作用下流向液体涡轮循环以上步骤。
[0013] 作为对本发明所述的超重力热动力循环方法的改进：当外部热源温度提高或外部 冷源温度降低时，提高转轴的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失；当外部热源温度 降低或外部冷源温度提高时，降低转轴的转速保持合理的传热温差，减小不可逆损失。
[0014] 作为对本发明所述的超重力热动力循环方法的进一步改进：所述蒸发器/冷凝器 所采用的外部冷/热源可为空气、蒸汽、液体。
[0015] 本发明与现有热动力做功装置相比，具有以下优点：
[0016] 1)蒸汽的扩压及液体的增压过程在等角速度旋转的绝热流动中完成，没有轴封摩 擦损失，高低压密封损失和圆盘摩擦损失。
[0017] 2)不需要渗透膜和压力能回收装置。
[0018] 3)系统构造简单。
[0019] 4)调节方便可靠，可通过调节转速来适应外部热源或外部冷源的温度变化。
【附图说明】
[0020] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0021] 图1是本发明的主要结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1、图1给出了一种超重力热动力循环装置及方法。
[0023] 该超重力热动力循环装置包括超重力旋转装置和热动力循环装置两部的。其中， 超重力形成装置为固定在转轴2上的底座1 ;通过转轴2进行转动，可以带动底座1进行转 动，在转动过程中，可以使底座1上形成离心力。
[0024] 而以上所述的热动力循环装置包括蒸发器8、冷凝器3、液体涡轮7、发电机6;蒸发 器8、冷凝器3、液体涡轮7、发电机6均设置在底座1上，而冷凝器3固定在转轴2的轴心位 置，蒸发器8、液体涡轮7和发电机6则布置在转轴2的回转半径上，通过底座1的设置，使 得蒸发器8、冷凝器3、液体涡轮7、发电机6与转轴2在运动的时候，可以保持相对的稳定， 兼顾动平衡。其中，蒸发器8的蒸发管道连接冷凝器3的冷凝管道一端，冷凝器3的冷凝管 道另一端连接液体涡轮7的液体进口，液体涡轮7的液体出口再连接蒸发器8的蒸发管道； 所述液体涡轮7的输出轴连接发电机6。
[0025] 该蒸发器8和冷凝器3之间进行连接的时候，连接管道可以通过一根或多根来实 现，其一根的情况下，只需要将该连接管道设置在转轴2上，如果是多根的情况下，则需要 将其绕转轴2的轴心对称布置。
[0026] 以上所述的蒸发器8、冷凝器3、液体涡轮7及其连接管道内部所采用的工质为单 组分有机工质（如R134a)，其临界点靠近低品位热源温度范围（如40°C~IO(TC)。具有 较小的汽液密度差和较小的汽化潜热。
[0027] 该超重力热动力循环装置的使用方法（超重力热动力循环方法）如下；
[0028] 转轴2带动蒸发器8、冷凝器3、液体涡轮7和发电机6以一定角速度（该一定角 速度根据现场的环境调整）旋转；