[发明专利]压力单元

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及能量转换和生成系统，特别是涉及一种利用工作流体中的压差生成和转换能量的单元。

背景技术

尽管努力节省能源，但是全世界人类仍然在继续消耗越来越多的能量。出于对通常存在的全球变暖、污染、矿物燃料有效性降低和能量成本高的问题的考虑，人类在提供清洁、可再生和低成本能源，及提供转换能量方法方面做出了非常大的努力。虽然一些例如是风能和太阳能的清洁能源是可利用的，但是还存在大部分仍未被利用的其它能源，例如废热。例如，许多能量生成系统利用蒸气轮机，但却没有在废蒸气中提取有价值的能量。

此外，许多已知的能量生成系统仅在以非常大的规模建造的条件下才是实用的和有效率的。

因此，需要一种改进的用于生成和转换能量的清洁、性价比高、效率高的单元，该单元可被设计为各种尺寸，包括小型系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的用于生成和转换能量的单元。

本文件在“利用压差产生动力”的系统(该“压力系统”在申请号为PCT/CA2013/xxxxx的共同未决专利申请中进行说明)的基础上，说明了一种动力单元(以下称为“压力单元”)，其中，“蒸气回收单元”(即“冷子系统”)中与“热回收单元”(即热子系统)中不同的状态函数⁽¹⁾，使工作流体的性质能够被利用，该工作流体由通常是有机的化合物制成，该化合物以低标准沸点(N.B.P.)为特征。这是通过在两个子系统之间产生压差实现的，该压差能够从“功提取单元”中提取功(即动力生成)。

■压力系统的模式

如图1所示，该压力系统100通常包括一个循环，在该循环中，工作流体在位于冷子系统105和热子系统110之间的闭合回路中循环流动，在该循环中，工作流体被分别储存，并被分别保持在较低和较高的环境温度下。该种结构使得工作流体在各自的子系统105、110中呈现不同的平衡蒸气压⁽²⁾，这使得工作流体的气体形式表现出不同的弹性势能水平，因此在两个子系统105、110之间产生压差，该压差能够被用于提取功。

■压力单元的路径

图2示出了压力单元200的示例性框图，该压力单元200包括一个循环，在该循环中，工作流体在位于蒸气回收单元205(即冷子系统105)和热回收单元210(即热子系统)之间的闭合回路中循环流动，其中，工作流体在蒸气回收单元205中被液化，该液体在热回收单元210中被气化，该循环分别将工作流体保持在较低和较高的环境温度下。该种流动方案使得该系统的状态函数在冷子系统105和热子系统110设备的组件中不同：物质性质变化及由此产生的工作流体的不同水平的弹性势能(即在不同的环境压力中)，这相当于产生了压差使得该闭合回路中的功提取单元215能够产生动力。

因此，该“压力单元”200的主要目的是通过提取功产生动力，这可以但并不局限于是工业设施，该工业设施例如是能够发电的发电站。因此，该种压力单元200的结构设计主要包括三个特定部分，这三个特定部分分别执行：

●利用及/或回收来自“热回收单元”210的周围环境中的热能(即周围温度⁽⁵⁾)，及该热能被转换成工作流体的弹性势能(通过液体物质的气化)，该工作流体根据由周围温度产生的环境温度以特定的平衡蒸气压储存在该热子系统110中。

●在“功提取单元”215中产生动力，这是利用热子系统110和冷子系统105之间，由于在所述子系统105,110中相遇的工作流体的不同平衡蒸气压导致的压差实现的。由功提取单元215提取的动能例如可通过发电机或者交流发电机220转换为电能。

●处于蒸气形式的工作流体回收进入“蒸气回收单元”205中，在此，较低的环境温度导致该冷子系统105中具有不同的平衡蒸气压，该平衡蒸气压对应较低的环境压力并使工作流体能够重新液化。

用于形成这三个部分的各种方法对于本领域技术人员而言将是明显的，不同的方法将形成不同的结构框架或者实施方式，这使得能够在不脱离本发明基本思想的基础上发展该种技术。

设计

图3所示的压力单元300的实施例包括一些特别设计的部件，这些部件主要包括：