一種新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著世界能源資源的緊缺、環(huán)境污染的加劇，人們注意并意識到如何開發(fā)利用自然界空間、水域中實際上存在著的數(shù)量巨大的低品位熱能。這種低品位熱能本質(zhì)上就是太陽輻射給予地球的熱量，因此取之不盡、用之不竭，最具綠色、清潔、環(huán)保和可再生循環(huán)。目前世界各國競相投資、全力角逐，企圖在開發(fā)利用海洋低品位熱能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中取得領(lǐng)先地位，這就大大推動了海洋低品位熱能發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，使這種發(fā)電技術(shù)已具商業(yè)化價值。
[0003]然而現(xiàn)有的海洋低品位熱能發(fā)電技術(shù)還存在著以下較明顯的缺陷:
[0004](1)海洋中不可避免的狂風(fēng)巨浪要求這種發(fā)電設(shè)備、電站廠房的安全系數(shù)必須提尚，因此如期投資成本提尚;
[0005](2)海水中幾乎含有自然界的一切元素，因此海水構(gòu)成對設(shè)備的不可避免的嚴重侵蝕，致使投資設(shè)備的預(yù)期使用周期大大縮短，表現(xiàn)在維修成本提高；
[0006](3)為獲取海洋表層或深層的水源，不僅深潛海下1000米左右的管道固定施工作業(yè)極不容易，風(fēng)險大且成本高，而且利用兩個大功率抽水機系統(tǒng)的自身耗電占取了該系統(tǒng)發(fā)電量的很大部分，因此使整個系統(tǒng)發(fā)電效率明顯降低，表現(xiàn)在單位電量成本上升；
[0007](4)季節(jié)交替，海水表層溫度降低將使這種發(fā)電方式難以維持，雖有利用太陽能、風(fēng)能組合的補救設(shè)想，但未見得時時有效，因此該類發(fā)電系統(tǒng)一年中或一天中的發(fā)電效率波動較大、較不穩(wěn)定；若不考慮儲熱設(shè)施，甚至可能形成間歇或停發(fā)電事件。
[0008]故此我們清楚地知道，國內(nèi)外實際上已經(jīng)有利用海洋低品位熱能的發(fā)電技術(shù)，也有利用380?90°C范圍內(nèi)的工廠余熱的發(fā)電技術(shù)，更有利用高溫地熱井熱能的發(fā)電技術(shù)等等，但迄今為止我們尚未聞知有關(guān)利用內(nèi)陸河水或空氣的低品位熱能發(fā)電技術(shù)，或稱“超低溫發(fā)電技術(shù)”的實際應(yīng)用報道一一關(guān)鍵問題就在于以內(nèi)陸常溫環(huán)境為熱源時，人們幾乎找不到以海深1000米下冷水(4?5°C)作為熱井的對應(yīng)的合適的內(nèi)陸冷源，而通常以尾氣和熱井之間必須存在正向溫度梯度為條件的普通冷凝器的技術(shù)手段在此環(huán)境中完全失效，朗肯循環(huán)體系無法建立，因此長期以來人們無法把海洋低品位熱能發(fā)電技術(shù)直接移植到內(nèi)陸常溫環(huán)境中。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0009]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種改進的、創(chuàng)新的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以利用低品位熱能，包括自然環(huán)境的或人為環(huán)境的，并使這種低品位熱能轉(zhuǎn)變成機械動力做功，連接上發(fā)電機就是一種新型的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案為，包括兩兩相連的一熱量集聚機構(gòu)、一能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)、一降溫液化機構(gòu)和一工質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，整個系統(tǒng)符合熱機朗肯循環(huán)體系工作原理和熱力學(xué)第二定律。其中:所述熱量集聚機構(gòu)，利用氣液相換熱器技術(shù)集聚、轉(zhuǎn)移自然環(huán)境熱源或人工環(huán)境熱源中的熱量至工質(zhì)，使工質(zhì)獲得升溫、汽化；所述降溫液化機構(gòu)，利用一種強制式冷凝器技術(shù)實現(xiàn)工質(zhì)尾氣的有效散熱和液化；所述工質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，利用工質(zhì)栗和儲液罐，提供工質(zhì)在封閉體系內(nèi)周而復(fù)始的循環(huán)運動可能性；所述能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，利用噴嘴和氣流調(diào)節(jié)閥，使進入熱功轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)的工質(zhì)氣流熱能轉(zhuǎn)換為機械能，進而機械能轉(zhuǎn)換為電能。
[0011]比較好的是，所述熱量集聚機構(gòu)包括并不限于第一傳感器和用若干管道順序連接的液相換熱器工質(zhì)進口閥、液相換熱器、液相換熱器工質(zhì)出口閥、氣相換熱器工質(zhì)進口閥、氣相換熱器、氣相換熱器工質(zhì)出口閥、止回閥、可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分的進口閥、可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分、可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分的出口閥，以及在某些應(yīng)用場合并非必需的熱量集聚機構(gòu)中熱交換體系側(cè)的進水(氣)電子調(diào)節(jié)閥。所述能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括并不限于第二傳感器和用若干管道順序連接的止回閥、透平機進氣調(diào)節(jié)閥、噴嘴、透平機、透平機出口閥以及發(fā)電機(及控制)。所述降溫液化機構(gòu)包括并不限于第三傳感器和用若干管道順序連接的可被視為液化器的強制式冷凝器冷端部分的進口閥、可被視為液化器的強制式冷凝器冷端部分、可被視為液化器的強制式冷凝器冷端部分的出口閥。所述工質(zhì)循環(huán)機構(gòu)，包括并不限于第四傳感器和用若干管道順序連接的儲液罐進口閥、儲液罐進口、儲液罐出口、儲液罐出口閥、工質(zhì)栗進口閥、工質(zhì)栗進口、工質(zhì)栗出口、工質(zhì)栗出口閥。
[0012]其中，所述熱量集聚機構(gòu)1中氣相換熱器工質(zhì)出口閥16通過管道和止回閥17相連，止回閥17另一端通過管道和所述降溫液化機構(gòu)3中可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分的進口閥18相連，此進口閥18與可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分進口直接相連，其出口與可被視為過熱器的強制式冷凝器熱端部分的出口閥20直接相連，又通過管道和止回閥26 —端相連，止回閥26另一端通過管道和所述能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)2中透平機進氣調(diào)節(jié)閥27相連，透平機進氣調(diào)節(jié)閥27與透平機進口(噴嘴)直接相連，其出口與透平機出氣閥30直接相連，此出氣閥通過管道與所述降溫液化機構(gòu)3中可視為液化器的強制式冷凝器冷端進口閥22相連，此進口閥22與可視為液化器的強制式冷凝器冷端進口直接相連，其出口直接與可視為液化器的強制式冷凝器冷端出口閥24相連，此出口閥24通過管道和所述工質(zhì)循環(huán)機構(gòu)4中儲液罐進口閥33相連，儲液罐進口閥33與儲液罐進口直接相連，儲液罐出口與儲液罐出口閥35直接相連，又通過管道與工質(zhì)栗進口閥36相連，此進口閥36與工質(zhì)栗進口直接相連，工質(zhì)栗出口與工質(zhì)栗出口閥38直接相連，通過管道與所述熱量集聚機構(gòu)1中液相換熱器工質(zhì)進口閥11相連，此進口閥11與液相換熱器工質(zhì)進口直接相連，液相換熱器工質(zhì)出口與出口閥13直接相連，又通過管道與氣相換熱器進口閥14相連，此進口閥14與氣相換熱器進口直接相連，形成封閉主回路。
[0013]比較好的是，所述選取的工質(zhì)物性符合以下表達式:
[0014]LXM+CXMX ΔΤ1 = C1XNX Δ T2——計算式中暫未列入熱量轉(zhuǎn)換效率和損失
[0015]式中:L一一工質(zhì)的相變(氣一液、液一氣)潛熱(kj/kg);
[0016]Μ——透平機排出的工質(zhì)尾氣質(zhì)量(kg);
[0017]C——透平機排出的工質(zhì)尾氣比熱(kj/kg.°C )；
[0018]Δ ?\——透平機排出的工質(zhì)尾氣降溫液化后的與原溫度差值(V )；
[0019]N——吸收工質(zhì)尾氣分離出來的熱量的某氣體質(zhì)量(kg)；
[0020]Ci一一吸收工質(zhì)尾氣分離出來的熱量的某氣體比熱(kj/kg.°C );
[0021]ΔΤ2一一吸收工質(zhì)尾氣分離出來的熱量的某氣體升溫后的與原溫度差值(V )。
[0022]若被分離出來的熱量載體就是系統(tǒng)工質(zhì)氣體本身，那么C = CpM = Ν，則上述表達式可簡化為:L/C = at2-at^ δτ2= L/C+ΔΤ !
[0023]當室溫環(huán)境(水或空氣)被視為“熱源”時，上述算式對系統(tǒng)工質(zhì)選擇是重要的。
[0024]所述降溫液化機構(gòu)的主體強制式冷凝器，是一種新型的、先進的熱分離機械(氣波制冷機)，利用了氣體壓力能產(chǎn)生的激波和膨脹波，對接受管內(nèi)的駐留氣做不定常膨脹功，從而使氣體中所含熱量(尤指相變熱)得到有效分離而被冷卻液化(“冷量”)，機器在輸出“冷量”同時還輸出被分離出的熱(“熱量”)。這里強制式冷凝器的致冷端(部分)可被視為液化器，熱量輸出端(部分)可被視為過