[發明專利]超重力熱動力循環裝置及方法

有效

• 申請號: 201510342875.4
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104963734A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 王厲
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K13/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明涉及動力設備技術領域，具體是一種超重力熱動力裝置。

背景技術

當前所采用的熱動力循環方法基本上都是蒸汽壓法，即靠高溫熱源得到高壓蒸汽，再利用高壓蒸汽做功發電，這種方式在熱源溫度較高時可以正常運行，但當應用于廣泛存在的小于80℃的低品位熱源時，由于所形成的蒸汽壓差較小，受軸封摩擦損失、高低壓密封損失、圓盤摩擦損失、水力損失的影響，導致其有效輸出功和效率大幅降低。

另外一種熱動力循環方法是液體壓能法，即將熱能轉換為液體壓力能來驅動液體渦輪做功，其特點是在較小的溫差條件下就可獲得兆帕級的液體壓差，可以很容易地推動液體渦輪做功，特別適用于低品位熱源利用。這種方法由美國學者在上世紀70年代提出，后又加入了壓力能回收裝置來提高系統效率，專利申請(CN201310695691)在此基礎上進一步提出了一種兩級滲透的濃差做功裝置。目前各種液體壓力能法的共同點是都要利用滲透膜來進行液體壓力能的轉換，但滲透膜本身較大的阻力特性、溶質反滲透問題、相容性問題等都大大制約著液體壓力能法的實際應用。

這樣，有必要對現有的熱動力裝置進行改進以適應低品位熱源利用的需要，提高技術經濟價值和可行性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單的超重力熱動力循環裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種超重力熱動力循環裝置，包括超重力旋轉裝置和熱動力循環裝置；所述超重力旋轉裝置包括底座，所述底座上設置有轉軸；所述熱動力循環裝置包括蒸發器、冷凝器、液體渦輪、發電機；所述冷凝器固定在轉軸上，所述蒸發器的蒸發管道連接冷凝器的冷凝管道一端，冷凝器的冷凝管道另一端連接液體渦輪的液體進口，液體渦輪的液體出口再連接蒸發器的蒸發管道；所述液體渦輪的輸出軸連接發電機。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環裝置的改進：所述冷凝器布置在轉軸的軸心位置，蒸發器、液體渦輪和發電機布置在轉軸的回轉半徑上。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環裝置的進一步改進：所述蒸發器、冷凝器、液體渦輪和發電機均設置在底座上。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環裝置的進一步改進：所述蒸發器和冷凝器之間的連接管道設置為一根或多根。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環裝置的進一步改進：所述蒸發器和冷凝器之間的連接管道為多根，該連接管道繞轉軸的軸心對稱布置。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環裝置的進一步改進：所述蒸發器、冷凝器、液體渦輪及其連接管道內部所采用的工質為單組分有機工質，其臨界點靠近低品位熱源溫度范圍，如40℃～100℃。

一種超重力熱動力循環方法，包括超重力熱動力循環裝置；轉軸帶動蒸發器、冷凝器、液體渦輪和發電機以一定角速度旋轉；從冷凝器流出的低壓液體在離心力和壓差的共同作用下在管道中流動到液體渦輪進口時被增壓到超高壓，溫度上升，變成超高壓液體；所述超高壓液體進入液體渦輪，在液體渦輪中壓力降低，溫度降低，同時輸出功，變成高壓液體；所述高壓液體進入蒸發器的蒸發管道，吸收外部熱源提供的熱量后，變成高壓蒸汽；所述高壓蒸汽在離心力和壓差的共同作用下在管道中流動到冷凝器的進口時變成低壓蒸汽；所述低壓蒸汽進入冷凝器的冷凝管道，向外部冷源放出冷凝潛熱后成為低壓液體；所述低壓液體在離心力和壓差的共同作用下流向液體渦輪循環以上步驟。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環方法的改進：當外部熱源溫度提高或外部冷源溫度降低時，提高轉軸的轉速保持合理的傳熱溫差，減小不可逆損失；當外部熱源溫度降低或外部冷源溫度提高時，降低轉軸的轉速保持合理的傳熱溫差，減小不可逆損失。

作為對本發明所述的超重力熱動力循環方法的進一步改進：所述蒸發器/冷凝器所采用的外部冷/熱源可為空氣、蒸汽、液體。

本發明與現有熱動力做功裝置相比，具有以下優點：

1)蒸汽的擴壓及液體的增壓過程在等角速度旋轉的絕熱流動中完成，沒有軸封摩擦損失，高低壓密封損失和圓盤摩擦損失。

2)不需要滲透膜和壓力能回收裝置。

3)系統構造簡單。

4)調節方便可靠，可通過調節轉速來適應外部熱源或外部冷源的溫度變化。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

圖1是本發明的主要結構示意圖。

具體實施方式

實施例1、圖1給出了一種超重力熱動力循環裝置及方法。