[发明专利]通过环境工质实现热量循环的热力学循环系统及应用

说明书

本发明公开了通过环境工质实现热量循环的热力学循环系统及应用，所述系统包括环境工质系统和热力学循环系统，所述热力学循环系统包括：顺次循环连接的循环工质蒸发器、循环工质膨胀装置、循环工质冷凝器和循环工质泵。并且为了将低级的能量转变成高级能量，还引入了外界热源。本发明由人工造成的环境来充当热力学循环系统的低温热源和高温热源的一部分，使热力学循环系统的相变热能够传递给环境工质，然后通过环境工质的能量转换，重新将热量传递到该热力学循环系统，提高能源的利用率。

技术领域

本发明涉及热力学技术领域，具体涉及一种通过环境工质实现热量循环的热力学循环系统。

背景技术

热力学循环(thermodynamical cycle)是指工作物质经过一系列状态的变化后回到它的初始状态这种周而复始的全过程，又称循环过程，简称循环。例如热机工作时，其中的工作物质(如蒸汽机中的蒸汽)即通过一系列的状态变化，把从高温热源吸取热量的一部分转变为机械功，将一部分废热排放到低温热源，而工作物质本身又回复到原来的状态。由于热机要不断地工作，其中的工作物质就必须周而复始地进行这种循环过程，以不断地从热源吸取热量并对外作功。

热力学循环利用高温热源和低温热源之间的温差产生机械功，做功的效率取决于高温热源和低温热源的温度。目前为止热力学循环做功传递给低温热源的能量，大部分只能散发到环境中无法利用，造成热效率低下。目前研究的三热源、四热源都是泵热或者制冷，很少涉及到做功，而且能量流动都是单向开放的，不能循环利用。为了提高整体的热效率，只能从低温热源的环境中找方法，找到吸收热力学循环的低温能量后，提升变成高温能量的方法。人造环境就是这样的一种方法，作为低温热源的环境工质(实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质，依靠它在热机中的状态变化如膨胀才能获得功，而做功通过工质才能传递热)，吸收做功工质的热能提升能量后，通过某些方式使环境工质又变成低温热源，这样就能使能量循环利用，提高热效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过环境工质实现热量循环的热力学循环系统，用于解决现有技术中能源利用率差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

通过环境工质实现热量循环的热力学循环系统，所述系统包括相互连接的环境工质系统和热力学循环系统，所述热力学循环系统包括：顺次循环连接的循环工质蒸发器、循环工质膨胀装置、循环工质冷凝器和循环工质泵。

为了回收热力学循环过程中传递给低温热源的能量，并提升成能够为热力学循环所需要的高级热源，本发明通过提供一个人造的环境，通过环境工质状态的变化，对热力学循环系统吸热或者放热。低级的能量不可能凭空转变成高级能量，所以引入了外界热源。外界热源作用于人造环境，使人造环境的状态发生变化，达到吸热和放热的目的。所述外界热源为高温热源或者多个低温热源或者高温热源与多个低温热源的组合。

这种低温热源可以是冷却水、从空气或者江河湖海中主动提取的低温热量、也可以是从地热或者太阳热中提取的低温热能。这些低温热能引入到人造环境中，并随环境工质状态变化提升为高温热能，然后传递到热力学循环系统中。

通过这种方法，夏季空调房间也会成为一个低温热源；有些地区夏季室外温度过高，这些地方的大气也可以成为一个低温热源；有些湖泊和海域会因为水温高引起赤潮/绿潮污染，虽然现在因为技术原因，不能清除水体中过量的有机物，降低水温也是遏制藻类过度繁殖的有效方法，所以这些水体也是一个低温热源。