[发明专利]用于将低温热源的热能转化为机械能的方法和装置

权利要求书

1.用于将低温热源(20)的热能在封闭的循环中转化为机械能的方法，包括下面的步骤：

-步骤1：提高液态的工作介质的压力，

-步骤2：通过将热从低温热源(20)传导到工作介质上，在没有工作介质蒸发的情况下，加热所述压力提高的、液态的工作介质，

-步骤3：使所述加热过的、液态的工作介质膨胀，其中通过部分蒸发工作介质，产生具有液相和蒸汽相的、膨胀的部分蒸发的工作介质，并且将所述工作介质的热能转化为机械能，

-步骤4：使所述在步骤3中产生的蒸汽相在冷凝器(8)中冷凝，用于产生步骤1的所述液态的工作介质，

其特征在于，

-所述在步骤3中产生的膨胀的、部分蒸发的工作介质直接在冷凝器(8)之前将液相与蒸汽相分离，

-只有所述蒸汽相被输送到冷凝器(8)，

-所述冷凝的蒸汽相和液相在冷凝器(8)之后，但是在步骤1之前汇流，以产生所述液态的工作介质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作介质的压力在冷凝器(8)中被调整到最优值，该最优值在工作介质的液相在蒸汽相中的液滴大小尽可能小与在步骤3中产生尽可能大的机械能之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的蒸汽相和液相在工作介质储存器(9)中汇流。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述低温源具有小于400℃的温度。

5.用于将低温热源(20)的热能在封闭的循环中转化为机械能的装置(1)，包括：

-泵(10)，用于提高液态的工作介质的压力，

-热交换器(2)，用于通过将热从低温热源(20)传导到工作介质上，在没有工作介质蒸发的情况下，加热所述压力提高的、液态的工作介质，

-膨胀装置(3)，用于使所述加热过的、液态的工作介质膨胀，其中在膨胀装置(3)中，通过工作介质的部分蒸发，能产生具有液相和蒸汽相的、膨胀的部分蒸发的工作介质，并且能将所述工作介质的热能转化为机械能，

-冷凝器(8)，用于冷凝所述部分蒸发的工作介质的蒸汽相，以产生所述液态的工作介质，

其特征在于，

-分离器(7)，用于将所述膨胀的、部分蒸发的工作介质的液相与蒸汽相分离，其中分离器(7)在工作介质的流动方向上直接布置在冷凝器(8)之前，并且与冷凝器(8)连接，以将蒸汽相输送到冷凝器(8)，

-汇流装置(9)，用于使所述部分蒸发的工作介质的液相与冷凝的蒸汽相汇流，其中该汇流装置(9)在工作介质的流动方向上布置在泵(10)之前，并与分离器(7)连接，以输送液相，并且与冷凝器(8)连接，以将冷凝的蒸汽相输送到汇流装置(9)。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述工作介质的压力在冷凝器(8)中被调整到最优值，该最优值在工作介质的液相在蒸汽相中的液滴大小尽可能小和能在膨胀装置(3)中产生尽可能大的机械能之间。

7.根据权利要求5或6所述的装置(1)，其特征在于，所述汇流装置(9)是工作介质储存器。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，在所述膨胀装置(3)中，在工作介质的流动方向上相继布置有喷嘴(4)和涡轮机(5)。

9.根据权利要求5至8中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，所述喷嘴(4)和涡轮机(5)构成唯一的安装单元。

10.根据权利要求5至9中任意一项所述的装置(1)，其特征在于，所述低温源具有小于400℃的温度。