[发明专利]复叠式重力场做功方法及所用装置

说明书

本发明公开了一种复叠式重力场做功装置，由至少两级的重力场做功子系统组成；在相邻两级的重力场做功子系统之间设置级间循环系统，级间循环系统包括级间循环泵(4)；每级的重力场做功子系统包括高位冷凝器(1)、低位液体涡轮(2)和低位蒸发器(3)；上一级的重力场做功子系统的高位冷凝器(1)的吸热通道、下一级的重力场做功子系统的低位蒸发器(3)的放热通道、级间循环泵(4)依次相连形成闭合式循环。本发明还同时提供利用上述装置进行的复叠式重力场做功方法。本发明减小了系统工做所需的位置落差，适用范围更广；通过复叠式循环，在位置落差一定情况下，扩大了蒸发器冷凝器温差。

技术领域

本发明涉及动力设备技术领域，具体为一种复叠式重力场做功装置及方法。

背景技术

蒸汽动力法是目前热动力循环方法的主要方法，该方法对于低品位热源的利用效率不高，特别是应用于广泛存在的低于80℃的低品位热源时，由于工质的蒸汽压力比较小，不能有效利用蒸汽压力能来做功发电，即使采用有机工质朗肯循环，在低热源温度下的效率仍然较低。专利申请(201711419509.X)提出了一种重力场做功热管装置，利用了重力场中压力能和重力势能的相互转换实现在流动中的自然增压及减压过程，不需要膨胀阀和蒸汽压缩机，具有较高的能量利用效率，将传统的气体压力能发电转化为用液体压力能发电，可以在较小的温差下获得很大的压力势差，特别适合于利用低品位能源做功。但是该装置存在对位置落差要求较高的缺点，如在几十度的常规蒸发冷凝温度差下所要求的位置落差达到数百米，降低了其现实可行性。

为此，有必要针对该系统提出一种改进的系统形式，使之能够具有较小的位置落差要求，从而增强该系统的适用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复叠式重力场做功方法及所用装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种复叠式重力场做功装置，由至少两级的重力场做功子系统组成；在相邻两级的重力场做功子系统之间设置级间循环系统，级间循环系统包括级间循环泵；

因此，各级的重力场做功子系统之间通过级间循环系统的热传递作用形成复叠关系；

每级的重力场做功子系统包括高位冷凝器、低位液体涡轮和低位蒸发器，高位冷凝器放置在高位，低位液体涡轮和低位蒸发器放置在低位；

高位冷凝器的冷凝放热通道、低位液体涡轮、低位蒸发器的吸热通道依次相连形成闭合式循环；

即，高位冷凝器冷凝放热通道出口连接低位液体涡轮液体进口，低位液体涡轮液体出口连接低位蒸发器吸热通道进口，低位蒸发器的吸热通道出口连接高位冷凝器冷凝放热通道进口，三者形成闭环系统；

上一级的重力场做功子系统的高位冷凝器的吸热通道、下一级的重力场做功子系统的低位蒸发器的放热通道、级间循环泵依次相连形成闭合式循环；

即，上一级重力场做功子系统的高位冷凝器的吸热通道出口与下一级重力场做功子系统的低位蒸发器的放热通道进口相连，下一级重力场做功子系统的低位蒸发器的放热通道出口通过位于此两级重力场做功子系统间的级间循环泵后与上一级重力场做功子系统高位冷凝器的吸热通道进口相连，形成复叠关系；

首级重力场做功子系统的低位蒸发器的放热通道与外部热源连接；末级重力场做功子系统的高位冷凝器的吸热通道与外部冷源连接。

作为本发明的复叠式重力场做功装置的改进：同级重力场做功子系统中，高位冷凝器与低位蒸发器之间的落差＞100米。

说明：同级重力场做功子系统中，低位液体涡轮和低位蒸发器可在同一水平位，也可略有高度差；不同的重力场做功子系统中的高位冷凝器可在同一水平位，也可略有高度差。

作为本发明的复叠式重力场做功装置的进一步改进：以低品位热源作为外部热源，以空气作为外部冷源。