[發明專利]壓力單元

在審

• 申請號: 201380038498.4
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104854344A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 布魯斯·I·本;吉恩·皮埃爾·霍夫曼
• 申請（專利權）人: 布魯斯·I·本;吉恩·皮埃爾·霍夫曼
• 主分類號: F03G7/04
• 分類號: F03G7/04
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 張利娜;王立民

本發明的技術領域

本發明涉及能量轉換和生成系統，特別是涉及一種利用工作流體中的壓差生成和轉換能量的單元。

背景技術

盡管努力節省能源，但是全世界人類仍然在繼續消耗越來越多的能量。出于對通常存在的全球變暖、污染、礦物燃料有效性降低和能量成本高的問題的考慮，人類在提供清潔、可再生和低成本能源，及提供轉換能量方法方面做出了非常大的努力。雖然一些例如是風能和太陽能的清潔能源是可利用的，但是還存在大部分仍未被利用的其它能源，例如廢熱。例如，許多能量生成系統利用蒸氣輪機，但卻沒有在廢蒸氣中提取有價值的能量。

此外，許多已知的能量生成系統僅在以非常大的規模建造的條件下才是實用的和有效率的。

因此，需要一種改進的用于生成和轉換能量的清潔、性價比高、效率高的單元，該單元可被設計為各種尺寸，包括小型系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種改進的用于生成和轉換能量的單元。

本文件在“利用壓差產生動力”的系統(該“壓力系統”在申請號為PCT/CA2013/xxxxx的共同未決專利申請中進行說明)的基礎上，說明了一種動力單元(以下稱為“壓力單元”)，其中，“蒸氣回收單元”(即“冷子系統”)中與“熱回收單元”(即熱子系統)中不同的狀態函數⁽¹⁾，使工作流體的性質能夠被利用，該工作流體由通常是有機的化合物制成，該化合物以低標準沸點(N.B.P.)為特征。這是通過在兩個子系統之間產生壓差實現的，該壓差能夠從“功提取單元”中提取功(即動力生成)。

■壓力系統的模式

如圖1所示，該壓力系統100通常包括一個循環，在該循環中，工作流體在位于冷子系統105和熱子系統110之間的閉合回路中循環流動，在該循環中，工作流體被分別儲存，并被分別保持在較低和較高的環境溫度下。該種結構使得工作流體在各自的子系統105、110中呈現不同的平衡蒸氣壓⁽²⁾，這使得工作流體的氣體形式表現出不同的彈性勢能水平，因此在兩個子系統105、110之間產生壓差，該壓差能夠被用于提取功。

■壓力單元的路徑

圖2示出了壓力單元200的示例性框圖，該壓力單元200包括一個循環，在該循環中，工作流體在位于蒸氣回收單元205(即冷子系統105)和熱回收單元210(即熱子系統)之間的閉合回路中循環流動，其中，工作流體在蒸氣回收單元205中被液化，該液體在熱回收單元210中被氣化，該循環分別將工作流體保持在較低和較高的環境溫度下。該種流動方案使得該系統的狀態函數在冷子系統105和熱子系統110設備的組件中不同：物質性質變化及由此產生的工作流體的不同水平的彈性勢能(即在不同的環境壓力中)，這相當于產生了壓差使得該閉合回路中的功提取單元215能夠產生動力。

因此，該“壓力單元”200的主要目的是通過提取功產生動力，這可以但并不局限于是工業設施，該工業設施例如是能夠發電的發電站。因此，該種壓力單元200的結構設計主要包括三個特定部分，這三個特定部分分別執行：

●利用及/或回收來自“熱回收單元”210的周圍環境中的熱能(即周圍溫度⁽⁵⁾)，及該熱能被轉換成工作流體的彈性勢能(通過液體物質的氣化)，該工作流體根據由周圍溫度產生的環境溫度以特定的平衡蒸氣壓儲存在該熱子系統110中。

●在“功提取單元”215中產生動力，這是利用熱子系統110和冷子系統105之間，由于在所述子系統105,110中相遇的工作流體的不同平衡蒸氣壓導致的壓差實現的。由功提取單元215提取的動能例如可通過發電機或者交流發電機220轉換為電能。

●處于蒸氣形式的工作流體回收進入“蒸氣回收單元”205中，在此，較低的環境溫度導致該冷子系統105中具有不同的平衡蒸氣壓，該平衡蒸氣壓對應較低的環境壓力并使工作流體能夠重新液化。

用于形成這三個部分的各種方法對于本領域技術人員而言將是明顯的，不同的方法將形成不同的結構框架或者實施方式，這使得能夠在不脫離本發明基本思想的基礎上發展該種技術。

設計

圖3所示的壓力單元300的實施例包括一些特別設計的部件，這些部件主要包括：