[发明专利]一种回热型重力场做功装置及方法

说明书

本发明公开了一种回热型重力场做功装置及相应的方法，包括设置在高位的高位冷凝器(1)、设置在低位的低位液体涡轮(3)和低位加热器(4)和设置在高位和低位之间的回热装置；高位冷凝器(1)的冷凝通道的出口连接回热装置的加热通道的进口，回热装置的加热通道的出口与低位液体涡轮(3)的进口连接，低位液体涡轮(3)的出口连接低位加热器(4)的加热通道的进口，低位加热器(4)的加热通道的出口和回热装置的冷凝通道的进口相连接，从而形成闭环系统。本发明在三角动力循环高位装置和低位装置之间设置回热装置，使得装置整体具有更小的系统高差，且具有更高或相当的热效率。

技术领域

本发明涉及能源动力技术领域，具体是一种回热型重力场做功装置及方法。

背景技术

在自然界和工业领域中存在大量小于100℃的低品位热源可用于通过热功转化设备产生电能，目前在低品位热电转换领域中常用的技术措施主要包括有机工质朗肯循环、卡琳娜循环和三角循环。其中三角循环因制冷剂与热源之间具有很好的传热匹配度而被认为特别适合于100℃以下的低品位热源热功转换。三角循环的关键设备是两相膨胀机，但当前两相膨胀机技术发展并不成熟，等熵效率较低，极大地制约了三角循环技术的应用。

专利号为“ZL201711419509.X”的专利提出了一种重力场做功热管，该装置在重力场中设置闭式循环管路，利用加热和冷凝作用使得在闭式循环管路的上升管/下降管内流动的制冷工质之间产生密度差，而形成自然循环压头，该压头一部分用于克服管路流动中的不可逆压强损失，另一部分通过液力透平对外输出功，从而避免了对两相膨胀机的使用需求，将传统的工质膨胀释能转化为工质液力释能。液力透平可以采用廉价的泵做透平装置，实现较高的等熵效率。但是，该系统存在的问题是对安装高度要求大，限制了其适用范围。

为此，有必要对该装置进行改进，使得系统对安装高度要求减小，同时有机会实现相当或更高热效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种回热型重力场做功装置及方法，在安装高度减小的同时，用以实现相当或更高效三角动力循环过程。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种回热型重力场做功装置，包括：设置在高位的高位冷凝器、设置在低位的低位液体涡轮和低位加热器和设置在高位和低位之间的回热装置；高位冷凝器、低位加热器和回热装置的内部均分别包括冷凝通道和加热通道；

高位冷凝器的冷凝通道的出口连接回热装置的加热通道的进口，回热装置的加热通道的出口与低位液体涡轮的进口连接，低位液体涡轮的出口连接低位加热器的加热通道的进口，低位加热器的加热通道的出口和回热装置的冷凝通道的进口相连接，回热装置的冷凝通道的出口与高位冷凝器的冷凝通道进口连接，从而形成闭环系统。

作为本发明的一种回热型重力场做功装置的改进：

所述回热装置包括至少一个的回热器，回热器之间为上下设置，具有高度差，回热器各自包括冷凝通道和加热通道；

所述回热器的加热通道之间依次串行连接，所述回热器的冷凝通道之间依次串行连接。

作为本发明的一种回热型重力场做功装置的改进：

所述回热装置包括一个套管回热器，套管回热器包括竖向且内外相套设置的冷凝通道和加热通道。

作为本发明的一种回热型重力场做功装置的进一步改进：

所述高位冷凝器的加热通道与外部低品位冷源相连接，低位加热器与外部低品位热源连接；外部低品位热源温度比外部低品位冷源温度高10℃以上，高位与低位之间的高度差距根据外部低品位冷源与外部低品位热源的温差来确定；

所述闭环系统中流动的制冷剂液体为R22、R134A制冷工质。

本发明还提供了利用回热型重力场做功装置进行重力场做功的方法，包括以下步骤：