[发明专利]气旋式能量转换系统

说明书

本发明属于开发新能源的领域，能综合利用太阳能、地热能、工业余热、生活余热及大气热能等，摸拟产生龙卷风，并使高速气流推动涡轮机工作。

通常开发利用太阳能、地热能、化石能源等的方式是，先将这些能源转化出的热来加热液体，产生高温高压的蒸汽，蒸汽推动涡轮机工作，这种用高温高压的蒸汽来工作的方式热损失多。另一种的方式是利用低温热源来加热低沸点液体，将所产生的低温蒸汽推动涡轮机工作，目前的海水温差发电就属于这种方式。这种的工作方式热损失小，但是蒸汽压力小，涡轮机的体积要大，以及对设备的真空度有一定的要求，限制了功率及效率的提高。这种方式还需要有能提供低温的冷凝源，并对所开发的环境有一定的要求。上述的两种方式都要有专设的冷凝器，对设备的技术要求都较高，增加了开发的成本。

本发明的任务是：提供一种结构简单的自激励气旋发生系统，能在常温常压的自然条件下综合开发利用太阳能、地热能、生活余热、工业余热及大气热能等。

本发明的任务是以如下的方式完成：建立一个能产生猛烈旋风的气旋发生塔。在引发气流的作用下，塔内形成一个气旋。由于气旋的存在，塔内形成一个真空低压区。湿热气发生设施中的液体获得热能后产生大量的蒸气与空气的混合气。混合气受塔内低压的诱导，在很大的压强差作用下，通过导管从喷口以一定的角度急剧地喷入这个真空低压区，并释放出大量的潜热，进一步促进、维持了高速气旋，形成自激励过程。这些有一定温度的混合气源源不断地喷射的结果，使得在导管、气旋塔这样的气流通道中出现了持续的高速气流。在通道中的某处置入涡轮机，涡轮机就会受气流的冲击而工作。

以下将结合附图对发明作进一步的描述。

图1是以水蒸气和空气混合的气做为工质的开放式能量转换系统。

图2是从塔顶俯视的剖视图。

图3概括了附图1中实施例的系统流程。

图4是一种闭合循环气旋式能量转换系统示意图。

图5是一种开放式的能量转换系统。

图6提供了这种能量转换系统流程的另一种结构方式。

图7给出了几种气旋塔中不同的喷气形成气旋的模式。

图8给出了一种湿热气发生设施的内部结构情况。

附图1是一种以水蒸汽和空气混合的气做为工质的开放式能量转换系统。图中，1是楼房，2是楼房中空调机的散热器，3是正在排放热气的汽车，4是遮阳棚。遮阳棚的上表面涂黑便于吸热，棚上覆盖着透光层，其间有可流动的空气，受阳光的照射这层空气的温度上升，并进入热气通道5中，与楼房、空调散发出的热气、汽车排放的热气汇聚，流入楼顶的蒸发池6中。蒸发池6是一个大面积水池，其内设有雾化增湿器7。蒸发池由透光层8所覆盖封闭，只留有进出气口。阳光可以透过透光层8使蒸发池增温。通入热气。阳光增温及雾化增湿等措施使蒸发池产生大量的湿热气。湿热气受覆盖封闭面的收集导向作用从蒸发池的出口进入导管9。导管9的喷口10设在气旋塔12内的顶部。喷口10延伸有气流导向面11。气旋塔12的内腔是一个回旋体。附图2是从塔顶俯视的剖视图。从图中知，喷口10处于塔内腔的中轴线上，导向面11按渐开线从中轴处均匀圆滑地过渡到塔壁的切线方向，这样喷出的气流受导向作用后在塔内形成气旋。工作过程如下，打开阀门13，关闭阀门18，启动抽气涡轮15，塔内气压降低，气流从喷口10喷入塔内并形成气旋，由于气旋的存在，加强了塔内中轴处形成的低压区，喷管9的两端存在高压差，使湿热气高速喷入气旋塔，释放潜热转化为气旋的动能，进一步促进维持了气旋。当形成气旋的自激励过程且逐渐稳定时，打开阀门18，关闭阀门13，气旋的出气从排气管16排入大气，并推动输出涡轮机17转动而发电。19是气旋塔中冷凝物的排泄管。

附图3概括了附图1中实施例的系统流程。这种流程也适合其他的实施例。流程图表明，太阳能、地热能、工业余热、生活余热、大气热能等提供给湿热气发生设施(即蒸发池)，在这个设施中产生了大量的有一定温度的蒸气与空气的混合气(即湿热气)，混合气进入气旋发生设施(气旋塔)中，在气旋引发装置的引发下，湿热气释放潜热，自激励形成猛烈的气旋，能量输出设施(如涡轮机或其他的能量转换器)将这个高速气流的能量输出。