[发明专利]一种多级热机

权利要求书

1.一种多级热机，其特征在于，所述多级热机包括：

多个串联设置的第一级至第N级做功单元；多个用于连接相邻两级做功单元且将当前做功单元的余热传递至下一级做功单元的热量传递单元；

所述做功单元包括：填充有第一液体工质的供热管；填充有第二液体工质的回热管；设置在所述供热管上的热源输入口；设置于所述回热管上，控制所述第二液体工质在所述回热管内循环流动的机械泵；设置在所述供热管和所述回热管上的第一逆流换热器和第二逆流换热器；设置在所述供热管上的叶轮机；

所述热量传递单元包括：填充有第三液体工质的传热管；设置在所述传热管内，控制所述第三液体工质在所述传热管内循环流动的循环泵；设置在所述做功单元的所述供热管上，将经过所述第一逆流换热器后的第一液体工质的余热传递至所述传热管中的第三液体工质的第三逆流换热器；所述传热管与下一级做功单元的热源输入口连接并将所述第三液体工质的热量传递至下一级做功单元；

设置在末级做功单元上，用于散发经过所述第一逆流换热器后的所述第一液体工质的热量的散热装置；

所述第一液体工质在所述供热管内按照第一方向流动，所述第二液体工质在所述回热管内按照第二方向循环流动，所述第三液体工质按照第二方向循环流动，所述第二方向与第一方向相反；

所述第一液体工质的临界温度从第一级至第N级做功单元依次递减；

所述第一液体工质的比热容与所述第二液体工质的膨胀系数的乘积小于所述第二液体工质的比热容与所述第一液体工质的膨胀系数的乘积。

2.根据权利要求1所述的多级热机，其特征在于，所述第一液体工质包括制冷剂；所述第二液体工质包括水；所述第三液体工质包括水。

3.根据权利要求2所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：

设置在所述供热管上，对所述供热管内的所述第一液体工质加压使所述第一液体工质保持液态的第一气泵。

4.根据权利要求3所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：

设置在所述供热管上与所述第一气泵连通，为所述供热管内压强变化和第一液体工质体积变化提供缓冲空间的间隙室。

5.根据权利要求4所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：

设置在所述第一气泵与所述间隙室之间的第一截止阀；

与所述间隙室和所述第一气泵连接，监测所述间隙室内的压强并控制所述第一气泵对所述供热管内的所述第一液体工质加压的第一压强监控装置。

6.根据权利要求5所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：

与所述供热管连通的用于存储所述第一液体工质的储存室；

与所述储存室连接的第二气泵；

设置在所述储存室与所述供热管之间的第二截止阀；

设置在所述储存室与所述第二气泵之间的第三截止阀。

与所述储存室连接用于将所述储存室内的第一液体工质填充至所述供热管的工质泵。

7.根据权利要求6所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：设置在所述回热管上，对所述回热管内的所述第二液体工质加压使所述第二液体工质保持液态的第三气泵；

与所述回热管和所述第三气泵连接，监测所述回热管内压强并控制所述第三气泵对所述回热管内的所述第二液体工质加压的第二压强监控装置。

8.根据权利要求7所述的多级热机，其特征在于，所述多级热机还包括包裹在除所述散热装置外的所有做功单元上的保温层。

9.根据权利要求8所述的多级热机，其特征在于，所述做功单元还包括：

设置在所述第一逆流换热器中的所述供热管内，监测所述第一液体工质的温度的第一温度监控装置；

设置在所述第一逆流换热器中的回热管内，监测所述第二液体工质的温度的第二温度监控装置；

设置在所述供热管内，监测所述第一液体工质的流速的第一流速监控装置；

设置在所述回热管内，监测所述第二液体工质的流速的第二流速监控装置；

与所述第一温度监控装置、所述第二温度监控装置、所述第一流速监控装置、所述第二流速监控装置和所述机械泵连接的控制装置；

分别设置在所述供热管与所述回热管上的减压阀。

10.根据权利要求1或9所述的多级热机，其特征在于，所述多级热机还包括：

设置在初级做功单元的热源输入口上，当所述热源输入口内第一液体工质的温度高于预设温度时发出警报的报警装置。