[發明專利]熱電變壓器

在審

• 申請號: 201880091911.6
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN112513448A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 謝爾格伊·根納季葉維奇·巴亞金;維克托羅維奇·安德列伊·加夫里科夫
• 申請（專利權）人: 謝爾格伊·根納季葉維奇·巴亞金
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F03G7/06;F25B11/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

本項發明涉及電力工程，尤其涉及熱電發電。發明本質在于利用熱電發電裝置，實現熱電發電的高效過程。提供的熱量和電力的通過低溫源,水、空氣、土壤、太陽輻射，在熱泵進一步的設計提供了一個額外的熱功率調節器、控制器和發電機，發電機的輸入連接到電力來源,而輸出連接到電功率消耗設備，發電機控制通道連接到控制器，控制氣的控制通道連接熱功率調節器，熱功率調節器的輸出連接到熱能消耗設備，節流閥作為渦輪機噴嘴運行，節流閥軸連接到壓縮機軸上，壓縮機軸連接到電動發電機軸上。該裝置的設計允許產生設定的熱力和電能，提高設備在熱泵模式下運行時的性能系數(COP)，降低尺寸和材料容量，降低振動水平。

技術領域

本項發明適用于能源領域，特別是熱電發電。

背景技術

熱泵是已知和廣泛使用的熱泵，利用低溫熱源的熱源——水、空氣、土壤、太陽輻射——轉化為適合住宅和生產場所供暖的設施。

這些裝置的缺點是電功率轉化為熱功率的COP系數低。COP系數顯示了向消費者提供的熱功率的數量是將熱功率從低溫熱源轉移到高溫消費者所需的電力的幾倍。現代熱泵的實際效率值在源溫(蒸發器)-20℃時為COP＝2.0，在源溫+7℃時為COP＝4.0。

已知的方法和設備可以將低溫熱源的熱能轉化為電能。最接近的是斯特林發動機，它有以下有點：

與所有的外燃發動機一樣，斯特林發動機幾乎可以在任何溫差下工作：例如，在海洋的不同水層之間、太陽、核或同位素加熱器、煤爐或木柴爐上等。

斯特林發動機可提供其他發動機不可企及的性能余量，數萬或數十萬小時的連續運行。

對于某些類型的熱功率的變壓，特別是在小的溫度差異下，斯特林發動機是最有效的發動機類型。例如，在將太陽能轉化為電力的情況下，斯特林發動機比蒸汽機的效率更高(高達31.25％)。

斯特林發動機是環保的，不消耗工質。發動機的環境清潔度取決于熱源的環境清潔度。

斯特林發動機的缺點，包括轉子發動機(專利RU2451811C2)缺點是結構復雜性，比渦輪機的結構細節要更多，軸轉速低、可變的軸扭矩將引起的振動，這一切導致高熱量損失，因此，將熱功率轉化為機械功率的效率低。

已知裝置——Capstone WHG125熱力發電機(http://ngee.ru/catalog-kompanii？id＝264type＝11view＝object)，由蒸發器、帶發電機的渦輪機、電容和壓縮機(泵)組成。指定的設備使用郎肯循環(ORC)。

該設備的工作原理如下：接收器內的R245fa工質在溫度和冷凝壓力下處于液態。泵將R245fa工質泵入蒸發器，增加壓力。工質通過節油器，通過電力組件蒸汽加熱。接著，工質進入蒸發器，通過從外部來源傳遞熱量進入蒸汽階段。然后它以蒸汽的形式進入渦輪機，在渦輪機中，蒸汽壓力降至冷凝壓力，從驅動發電機運動。在電力組中完成工作后，工質仍然含有大量的熱量，其中一些熱量被轉移到節油器的液箱中，從而提高了整個系統的效率。處于蒸汽狀態的工質進入冷卻器，在那里冷凝成液體，然后流入接收器，在循環中重復使用。該裝置有一個密封的動力組件，在磁性軸承上有一個渦輪，轉速為26500轉/分鐘。熱能轉化為電能的效率為38％。

該設備的缺點是：無法在熱泵模式下運行，存在電力驅動泵(壓縮機)運行所需的功率損失，因此效率低。

發明內容

本發明的目的是利用低溫熱源制造熱電發電裝置，實現熱電發電的高效過程。