[發明專利]通過環境工質實現熱量循環的熱力學循環系統及應用

有效

• 申請號: 201610274607.8
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105783300B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 鄭成勛
• 申請（專利權）人: 鄭成勛
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B43/00;F01K25/10;F01K27/00
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 武媛;呂學文

本發明公開了通過環境工質實現熱量循環的熱力學循環系統及應用，所述系統包括環境工質系統和熱力學循環系統，所述熱力學循環系統包括：順次循環連接的循環工質蒸發器、循環工質膨脹裝置、循環工質冷凝器和循環工質泵。并且為了將低級的能量轉變成高級能量，還引入了外界熱源。本發明由人工造成的環境來充當熱力學循環系統的低溫熱源和高溫熱源的一部分，使熱力學循環系統的相變熱能夠傳遞給環境工質，然后通過環境工質的能量轉換，重新將熱量傳遞到該熱力學循環系統，提高能源的利用率。

技術領域

本發明涉及熱力學技術領域，具體涉及一種通過環境工質實現熱量循環的熱力學循環系統。

背景技術

熱力學循環(thermodynamical cycle)是指工作物質經過一系列狀態的變化后回到它的初始狀態這種周而復始的全過程，又稱循環過程，簡稱循環。例如熱機工作時，其中的工作物質(如蒸汽機中的蒸汽)即通過一系列的狀態變化，把從高溫熱源吸取熱量的一部分轉變為機械功，將一部分廢熱排放到低溫熱源，而工作物質本身又回復到原來的狀態。由于熱機要不斷地工作，其中的工作物質就必須周而復始地進行這種循環過程，以不斷地從熱源吸取熱量并對外作功。

熱力學循環利用高溫熱源和低溫熱源之間的溫差產生機械功，做功的效率取決于高溫熱源和低溫熱源的溫度。目前為止熱力學循環做功傳遞給低溫熱源的能量，大部分只能散發到環境中無法利用，造成熱效率低下。目前研究的三熱源、四熱源都是泵熱或者制冷，很少涉及到做功，而且能量流動都是單向開放的，不能循環利用。為了提高整體的熱效率，只能從低溫熱源的環境中找方法，找到吸收熱力學循環的低溫能量后，提升變成高溫能量的方法。人造環境就是這樣的一種方法，作為低溫熱源的環境工質(實現熱能和機械能相互轉化的媒介物質稱為工質，依靠它在熱機中的狀態變化如膨脹才能獲得功，而做功通過工質才能傳遞熱)，吸收做功工質的熱能提升能量后，通過某些方式使環境工質又變成低溫熱源，這樣就能使能量循環利用，提高熱效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過環境工質實現熱量循環的熱力學循環系統，用于解決現有技術中能源利用率差的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

通過環境工質實現熱量循環的熱力學循環系統，所述系統包括相互連接的環境工質系統和熱力學循環系統，所述熱力學循環系統包括：順次循環連接的循環工質蒸發器、循環工質膨脹裝置、循環工質冷凝器和循環工質泵。

為了回收熱力學循環過程中傳遞給低溫熱源的能量，并提升成能夠為熱力學循環所需要的高級熱源，本發明通過提供一個人造的環境，通過環境工質狀態的變化，對熱力學循環系統吸熱或者放熱。低級的能量不可能憑空轉變成高級能量，所以引入了外界熱源。外界熱源作用于人造環境，使人造環境的狀態發生變化，達到吸熱和放熱的目的。所述外界熱源為高溫熱源或者多個低溫熱源或者高溫熱源與多個低溫熱源的組合。

這種低溫熱源可以是冷卻水、從空氣或者江河湖海中主動提取的低溫熱量、也可以是從地熱或者太陽熱中提取的低溫熱能。這些低溫熱能引入到人造環境中，并隨環境工質狀態變化提升為高溫熱能，然后傳遞到熱力學循環系統中。

通過這種方法，夏季空調房間也會成為一個低溫熱源；有些地區夏季室外溫度過高，這些地方的大氣也可以成為一個低溫熱源；有些湖泊和海域會因為水溫高引起赤潮/綠潮污染，雖然現在因為技術原因，不能清除水體中過量的有機物，降低水溫也是遏制藻類過度繁殖的有效方法，所以這些水體也是一個低溫熱源。