[发明专利]一种利用低温热能转换动力并制冷制热发电的装置及方法

说明书

一种利用低温热能转换动力并制冷制热发电的装置及方法，属于新能源技术领域，特别是涉及一种能源转换新技术。本发明的目的是针对现有技术的缺点，结合制冷循环技术、蒸汽发电技术和涡流管冷热气体分流技术的优点，利用低沸点工质吸取阳光、空气或水等液体物质中的低温热能做为能量源并将其转换成机械能和电能，同时有制冷和制热输出，再将系统产生的乏汽进行冷热分流和低温冷凝，本发明的装置和方法有效的降低了系统循环过程中乏汽冷凝环节的压力和温度，提高系统能量转换的效率。本发明提供的技术装置及方法是用纯物理方法，零排放，零污染，不仅可以应用于暖通空调等制冷技术领域，也可用于为发电装置、车辆或船舶等提供动力，将使阳光和空气以及水等液体介质中的热能得到更有效的转换和利用。

技术领域

本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种能源转换新技术。

背景技术

现有的循环制冷系统是利用压缩机把压力较低的工质蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。现有的制冷循环系统只能利用外界能量使热量从温度较高的物质(或环境)转移到温度较低的物质(或环境)，不能够实现热能转换成电能的有利转换。现有的环境热能转换成动力和电能的技术，如专利CN103711535B所述的，采用液态低沸点工质吸收环境中的热能气化成气体；进入气动机后作等温膨胀，气动机排出的乏汽经压缩机压缩后升温为高温气体，高温气体首先用于加热进入压缩机内的乏气，之后进入冷凝器冷凝成液体，再进入蒸发器进入下一循环。现有的循环制冷技术和低温热能发电技术主要问题是热能转换效率太低，最大的技术难点在于工质乏汽的冷凝环节，现有技术大多采用压缩机将气动机或膨胀装置排出的工质乏汽加压成为高温高压的气相工质，再用外界冷源对高温高压的气相工质进行降温的冷凝方式，这种方式在气相工质冷凝环节耗费过多的功率，严重影响整个装置的能源转换效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺点，结合制冷循环技术、蒸汽发电技术和涡流管冷热气体分流技术的优点，利用低沸点工质吸取阳光、空气或水等液体物质中的低温热能做为能量源并将其转换成机械能和电能，同时有制冷和制热输出，再将系统产生的乏汽进行冷热分流和低温冷凝，本发明的装置和方法有效的降低了系统循环过程中乏汽冷凝环节的压力和温度，提高系统能量转换的效率，使阳光、空气以及水等液体介质中的低温热能得到更有效的转换和利用。

技术方案

一种利用低温热能转换动力并制冷制热发电的装置及方法，本发明的装置包括发电机(6)，其特征在于，本发明的装置还包括由蒸汽发生器(1)、过热器(2)、气动机(3)、压缩机(4)、凝汽储液器(7)、工质泵(10)、第一换热器(11)、制冷换热器(12)、制热换热器(13)、涡流管(14)组成的循环系统，所述循环系统的工质为沸点在0℃以下的低沸点介质；所述的气动机(3)包含高压蒸汽入口、中压蒸汽入口和乏汽出口，所述的凝汽储液器(7)包含冷凝器(8)、节流阀(9)、保温层(15)、乏汽入口、气相工质出口、冷凝器入口、冷凝器出口、液相工质入口、液相工质出口，所述的蒸汽发生器(1)包含液相工质入口、气相工质出口；所述蒸汽发生器(1)的气相工质出口经过过热器(2)与气动机(3)的高压蒸汽入口连接，气动机(3)的乏汽出口与凝汽储液器(7)的乏汽入口连接，凝汽储液器(7)的气相工质出口与压缩机(4)的吸气口连接，压缩机(4)的排气口与涡流管(14)的进气口连接，涡流管(14)的冷端出口经过第一换热器(11)与冷凝器(8)的入口连接，冷凝器(8)的出口经过节流阀(9)与凝汽储液器(7)的液相工质入口连接，凝汽储液器(7)的液相工质出口经过工质泵(10)、第一换热器(11)、制冷换热器(12)与蒸汽发生器(1)的液相工质入口连接，涡流管(14)的热端出口经过制热换热器(13)、过热器(2)与气动机(3)的中压蒸汽入口连接。

所述的第一换热器(11)和制冷换热器(12)内的工质为低温液相工质。