[发明专利]一种热力机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热力机系统，尤其是一种利用较低温度差和浮力驱动的热力机系统。

背景技术

自然界及工业生产领域中存在着大量的低温热源，如深海海水与面上海水的温差、地热、工业界的火力发电、石油化工、炼钢、水泥等领域都会有大量的低温热源，由于其温差较低很难得到利用，多数都被白白浪费掉了。

而对于一些略高点的温差工业上多数采用有机朗肯循环加以利用，具体循环过程主要包括工质通过高温热源吸热汽化膨胀后推动汽轮机做功，然后工质又对低温热源放热液化后通过输送泵再送入高温热源吸热。工质在吸热、膨胀做功、放热、压缩这四个过程间不断循环通过汽轮机对外做功。该系统由于系统中的高低温温差不大，因而热力效率都不高。同时由于工质的整个循环过程中必须处于密闭系统中，这些问题都限制了该技术的进一步推广。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的就是提供一种投资少、易实施的对温差要求不高的热力机系统，通过此热力机输出动力或发电扩大热源的利用。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种热力机系统，包括在一气液两相空间中旋转运行的动力机，动力机上设有工质容器，所述工质容器在气液两相空间内交叉往复运行。

其中，液相温度高于气相温度，而工质容器内的工质沸点温度高于气液两相空间中气相形式的气体温度，低于气液两相空间中液相形式的液体温度。理论上，液体蓄容池中的液体与液面上的空气温差越大越好。

其中，工质容器为软质气囊，气囊外可以配设一膨胀约束装置，用于约束气囊在液下的下行阶段的体积膨胀，在液下的上行阶段可解除约束使得气囊自由膨胀到设计体积，同时在气体空间时辅助气囊缩小体积。

其中，液体蓄容池可以通过调整进出热水流量或采用自动温控系统控制加热量使得其温度保持在某一设定范围之内。液体蓄容池上方的空间可采用半封闭空间，通过调整通风量使气体温度保持在某一设定范围之内。

其中，气囊采用有加强筋的材质构成或防水气渗漏的布制成，外加一个伸缩性较小的套网，限定其在水中膨胀到一个设定的尺寸。

其中，在液体蓄容池上方的空间布置有冷水喷雾或喷淋系统，用于加速气囊在气体空间中的冷却。

其中，所述动力机可以是旋转圆盘，也可以是链轮结构，还可以用杠杆结构。

本发明的原理在于：当气囊位于液体中时，由于液体的温度高于气囊中工质的沸点温度，工质从液体吸热汽化会使气囊体积膨胀；而当气囊位于液面上方的空间中时，由于空气温度低于气囊中工质沸点，工质会放热冷凝为液体，同时体积缩小。在气囊外配设有膨胀约束装置的情况下，当气囊进入液下，气囊中的工质吸收热量而膨胀，但因膨胀约束装置的约束使其无法进一步完全膨胀，如果此时打开膨胀约束装置，气囊体积迅速膨胀，便会产生较大的浮力。本发明就是利用气囊入水过程体积小和出水过程体积大这一差异引起的浮力差，实现对外做功。

本发明也可以不加设气囊膨胀约束装置，只需气囊中的工质在液下下行段充分膨胀后开始上行，利用其形成的较大浮力差来实现对外做功。

本发明通过选择合适的工质，可以充分开发自然界及工业生产领域中存在着大量的低温热源。同时，本发明的热力机系统因其结构简单，实施方便，对温差要求不高，投资少，便于大规模推广应用。

附图说明

图1是本发明一个优选实施例的结构示意图。

图2是本发明另一个优选实施例的结构示意图。

图3、图4是图2所示实施例的变形结构示意图。

图5是本发明第三个优选实施例的结构示意图。

图6、图7是图5所示实施例的运行示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1是本发明热力机系统的一个优选实施例的结构示意图，该实施例是本发明实现的基本形式之一。如图1所示，该系统热力机由下部蓄容池中的高温液相热源（热水）、蓄容池上部的低温气相热源（大气）、带转动轴的圆盘1、气囊2、气囊压板3、气囊恢复弹簧4、气囊套控制开关5、发电机6组成。