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一种压差法大气温差发电系统

阅读:518发布:2020-05-19

专利汇可以提供一种压差法大气温差发电系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种压差法大气温差发电系统,该系统是基于以下物理学原理来进行发电的, 地球大气层 温度 的垂直分布存在差异,地面向上一定范围内呈递减分布。特定的液体,即本系统中的工质,其标准 大气压 下沸点接近地表温度,在达到沸点时剧烈 气化 ,气态工质上升到一定高度,在低温下冷凝 液化 ,液态工质下降到原始高度过程中通过对外做功,其重 力 势能 转化为 动能 带动发 电机 组转动, 发电机组 进而将动能转化为 电能 发电。本发明与 现有技术 相比的优点是:利用了大气温差,巧妙地令工质在不断地循环中被冷却和加热,达到重复对发电机组做功的目的,也就实现了持续稳定地发电、自供电和电能输出的重大目标。,下面是一种压差法大气温差发电系统专利的具体信息内容。

1.一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:包括工质循环系统、电路系统和支承机构;
所述工质循环系统包括基础循环管路、倍增循环管路和换热池,基础循环管路、倍增循环管路中注入有工质,基础循环管路和倍增循环管路均包括加热气化段、衔接段和液化回流段,基础循环管路中衔接段连接在加热气化段的下游端,倍增循环管路中的衔接段连接加热气化段的上游端;
所述基础循环管路的衔接段设有暖换热盘管,倍增循环管路的衔接段设有冷换热盘管,暖换热盘管与冷换热盘管位于同一平上,并相互交织放置于换热池中;所述基础循环管路和倍增循环管路的衔接段处分别通过换向连接基础循环支管和倍增循环支管;
所述基础循环管路和倍增循环管路的加热气化段均设有加热器和空压机;
所述基础循环管路和倍增循环管路的液化回流段均设有发电机组,发电机组固定在发电机支架上;
所述电路系统包括电池组和总控制面板,所述发电机组分两路输出电流,一路通过变压器一变压作为发电系统用电的电源,发电系统所有用电器件均并联接入其中,电池组也由该电源充电;另一路通过变压器二升压作为对外部输出的电源;
所述支承机构包括主框架,主框架上设有基础循环管路和倍增循环管路的主管路固定架、支管梯形架、顶部三架和换热池支架,还设有发电机支架。
2.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述基础循环管路及倍增循环管路的回流液化段上设有n形调压柱,n形调压柱的重要意义是:刚刚液化的工质流经n形调压柱形成液柱,液柱对即将液化的工质产生的压强使其更易于液化。
3.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述n形调压柱顶端设有加注口,方便加注工质。
4.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述换热池内设有4组螺旋浆组和温监器,所述4组螺旋浆组分别固定于换热池四面内壁上,呈逆时针或顺时针分布于换热盘管四周,使水形成循环流动,加速换热过程。
5.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述换热池所有的六个面均由高效隔热层严实包裹。
6.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述基础循环管路的暖换热盘管上设有散热片,倍增循环管路的冷换热盘管上设有吸热片,分别起到增加散热和吸热的接触面积。
7.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述暖换热盘管和冷换热盘管均固定于换热池的底板上。
8.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述加热器包括壳体、套在管路上的电热管和温监器,壳体所有面均由高效隔热层严实包裹。
9.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述发电机组包括主体、传动轴、桨叶和桨叶壳体,浆叶设置在桨叶壳体内,桨叶壳体安装在基础循环管路和倍增循环管路的回流液化段的纵向竖直部分。
10.根据权利要求1所述的一种压差法大气温差发电系统,其特征在于:所述空压机排气口一侧管路上设有电子气压监测器和泄压阀

说明书全文

一种压差法大气温差发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及发电装置,尤其涉及一种压差法大气温差发电系统。

背景技术

[0002] 传统的发电技术一般是发电、火力发电、力发电、潮汐发电、海水温差发电等,前述发电技术设备投入大,成本极高,维护不便,而且都易受到自然规律的影响,综合效益受到制约。

发明内容

[0003] 本发明是为了解决上述不足,提供了一种压差法大气温差发电系统。
[0004] 本压差法大气温差发电系统是基于以下物理学原理来进行发电的:地球大气层温度的垂直分布存在差异,地面向上一定范围内呈递减分布。特定的液体,即本系统中的工质,其标准大气压下沸点接近地表温度,在达到沸点时剧烈气化,气态工质上升到一定高度,在低温下冷凝液化,液态工质下降到原始高度过程中通过对外做功,其重力势能转化为动能带动发电机组转动,发电机组进而将动能转化为电能发电。
[0005] 基本工艺原理:工质:工质选用沸点介于18-48℃(一个标准大气压下)且安全性好的液体。现以二氯甲烷为例对本工艺流程进行说明。二氯甲烷分子式为CH2Cl2,20℃时比热容0.992kJ/(kg·K),密度1.325×103kg/m3,综合性能好,在待选工质中尤其以安全性好见长。
[0006] 容器机构:密闭管道。本工艺采用密闭管道循环的方式,令工质重复循环利用。管道材料为热的良导体。
[0007] 工质循环及其驱动工艺原理:为令工质重复循环,采用在低处加热密闭管道中的液态工质的方法令其气化,再采用压缩气体的方法增压气态工质,令其上升达到设定高度进行冷凝,液化后工质沿管道流经发电机组桨叶释能后,回复原始位置,进入下一次循环。简言之即加热气化——压缩增压——冷凝回复。
[0008] 系统特点:本系统的特点是采用两套既相互独立循环又相互作用的循环管道,统称为基础部和倍增部两部循环。
[0009] 本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现:一种压差法大气温差发电系统,包括工质循环系统、电路系统和支承机构;所述工质循环系统包括基础循环管路、倍增循环管路和换热池,基础循环管路、倍增循环管 路中注入有工质,基础循环管路和倍增循环管路均包括加热气化段、衔接段和液化回流段,基础循环管路中衔接段连接在加热气化段的下游端,倍增循环管路中的衔接段连接加热气化段的上游端;
所述基础循环管路的衔接段设有暖换热盘管,倍增循环管路的衔接段设有冷换热盘管,暖换热盘管与冷换热盘管位于同一水平上,并相互交织放置于换热池中;所述基础循环管路和倍增循环管路的衔接段处分别通过换向连接基础循环支管和倍增循环支管;
所述基础循环管路和倍增循环管路的加热气化段均设有加热器和空压机;
所述基础循环管路和倍增循环管路的液化回流段均设有发电机组;
所述电路系统包括电池组和总控制面板,所述发电机组分两路输出电流,一路通过变压器一变压作为发电系统用电的电源,发电系统所有用电器件均并联接入其中,电池组也由该电源充电;另一路通过变压器二升压作为对外部输出的电源;
所述支承机构包括主框架,主框架上设有基础循环管路和倍增循环管路的主管路固定架、支管梯形架、顶部三架和换热池支架,还设有发电机支架,所述发电机组固定在发电机支架上。
[0010] 所述基础循环管路及倍增循环管路的回流液化段上设有n形调压柱,n形调压柱的重要意义是:刚刚液化的工质流经n形调压柱形成液柱,液柱对即将液化的工质产生的压强使其更易于液化。
[0011] 所述n形调压柱顶端设有加注口,方便加注工质。
[0012] 所述换热池内设有4组螺旋浆组和温监器,所述4组螺旋浆组分别固定于换热池四面内壁上,呈逆时针或顺时针分布于换热盘管四周,使水形成环流,加速换热过程。
[0013] 所述换热池所有六个面均由高效隔热层严实包裹。
[0014] 所述基础循环管路的暖换热盘管上设有散热片,倍增循环管路的冷换热盘管上设有吸热片,分别起到增加散热和吸热的接触面积。
[0015] 所述暖换热盘管和冷换热盘管均固定于换热池的底板上。
[0016] 所述加热器包括壳体、套在管路上的电热管和温监器,壳体所有面均由高效隔热层严实包裹。
[0017] 所述发电机组包括主体、传动轴、桨叶和桨叶壳体,浆叶设置在桨叶壳体内,桨叶壳体安装在基础循环管路和倍增循环管路的回流液化段的纵向竖直部分。
[0018] 所述空压机排气口一侧管路上设有电子气压监测器和泄压阀
[0019] 本发明与现有技术相比的优点是:利用了大气温差,巧妙地令工质在不断地循环中被 冷却和加热,达到重复对发电机组做功的目的,也就实现了持续稳定地发电、自供电和电能输出的重大目标。实际上是对相关的物理学原理进行独创性的组织和综合性深度开发,升华了其中蕴含的科学本质精神。对比海水温差发电,本工艺在技术层面的效率更具优势,成本极大降低,维护上也优于海水温差发电设施。附图说明
[0020] 图1是本发明的结构示意图。
[0021] 图2是本发明中工质循环系统的结构示意图。
[0022] 图3是本发明中基础循环管路的结构示意图。
[0023] 图4是本发明中倍增循环管路的结构示意图。
[0024] 图5是本发明中换热池的结构示意图。
[0025] 图6是本发明中电路系统的结构示意图。
[0026] 图7是图1中A处的局部放大图。
[0027] 图8是本发明中支承机构的结构示意图。
[0028] 图9是本发明中加热器的结构示意图。
[0029] 图10是本发明中发电机组的结构示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明进一步详述。
[0031] 如图1所示,一种压差法大气温差发电系统,包括工质循环系统1、电路系统2和支承机构3;如图1至图5所示,所述工质循环系统1包括基础循环管路1-1、倍增循环管路1-2和换热池1-3,基础循环管路1-1、倍增循环管路1-2中注入有工质,基础循环管路1-1包括加热气化段1-11、衔接段1-12和液化回流段1-13,倍增循环管路1-2包括加热气化段1-21、衔接段1-
22和液化回流段1-23,基础循环管路1-1中衔接段1-12连接在加热气化段1-11的下游端,倍增循环管路1-2中的衔接段1-22连接加热气化段1-21的上游端;
所述基础循环管路1-1的衔接段1-12设有暖换热盘管1-14,倍增循环管路1-2的衔接段
1-22设有冷换热盘管1-24,暖换热盘管1-14与冷换热盘管1-24位于同一水平上,并相互交织放置于换热池1-3中;所述基础循环管路1-1的衔接段1-12通过换向阀1-15连接基础循环支管1-16,倍增循环管路1-2的衔接段1-22处通过换向阀1-25连接倍增循环支管1-26;
所述基础循环管路1-1的加热气化段1-11设有加热器1-17和空压机1-18;倍增循环管路1-2的加热气化段1-21设有加热器1-27和空压机1-28;
所述基础循环管路1-1的液化回流段1-13设有发电机组1-19,倍增循环管路1-2的液化回流段1-23设有发电机组1-29;
如图1、图6及图7所示,所述电路系统2包括电池组2-1和总控制面板2-2,所述发电机组分两路输出电流,一路通过变压器一变压作为发电系统用电的电源,发电系统所有用电器件均并联接入其中,电池组也由该电源充电;另一路通过变压器二升压作为对外部输出的电源。
[0032] 如图8所示,所述支承机构3包括主框架3-1,主框架3-1上设有基础循环管路1-1和倍增循环管路1-2的主管路固定架3-2、支管梯形架3-3、顶部三角架3-4和换热池支架3-5,还设有发电机支架3-6和发电机支架3-7;发电机组1-19固定在发电机支架3-6上,发电机组1-29固定在发电机支架3-7上。
[0033] 如图2、图3及图4所示,所述基础循环管路1-1的回流液化段1-13及倍增循环管路1-2的回流液化段1-23上设有n形调压柱1-4,n形调压柱1-4的重要意义是:刚刚液化的工质流经n形调压柱形成液柱,液柱对即将液化的工质产生的压强使其更易于液化。所述n形调压柱1-4顶端设有加注口1-5,方便加注工质。
[0034] 如图5所示,所述换热池1-3内设有4组螺旋浆组1-31和温监器1-32,所述4组螺旋浆1-31组分别固定于换热池1-3四面内壁上,呈逆时针或顺时针分布于换热盘管四周,使水形成循环流动,加速换热过程。所述换热池1-3内壁设有隔热层。所述基础循环管路1-1的暖换热盘管1-14上设有散热片1-6,倍增循环管路1-2的冷换热盘管1-24上设有吸热片1-7,分别起到增加散热和吸热的接触面积。所述暖换热盘管1-14和冷换热盘管1-24均固定于换热池1-3的底板上。
[0035] 如图3、图9所示,所述加热器1-17包括壳体1-171、套在管路上的电热管1-172和温监器1-173,壳体1-171外部设有隔热层1-174。所述加热器1-27的结构与所述加热器1-17一样。
[0036] 如图3、图10所示,所述发电机组1-19包括主体1-191、传动轴1-192、桨叶1-193和桨叶壳体1-194,浆叶1-193设置在桨叶壳体1-194内,桨叶壳体1-194安装在基础循环管路1-1的回流液化段1-13的纵向竖直部分。所述发电机组1-29的结构与发电机组1-19一样,其桨叶壳体安装在倍增循环管路1-2的回流液化段1-23的纵向竖直部分。
[0037] 所述空压机1-18和空压机1-28两侧管路上均设有电子气压监测器1-8和泄压阀1-9。
[0038] 通过实例来说明本压差法大气温差发电工艺的总体发电效能。
[0039] 本着科学态度,我此前已经开发出了多个机型(样机),并进行了足够多的数据采集分析和大量的计算。在多型样机中,我们选取输出功率较小的机型KL-2来进行说明。
[0040] KL-2的配置如下:螺旋桨组2kW×12;
温监器、电子气压监测器、控制设备总功率2kW;
基础部:加热器270kW,空压机总功率60kW;
倍增部:加热器100kW,空压机总功率20kW;
系统损耗功率2kW。由上可得系统总功率为:
P耗=24+2+270+60+100+20+2=478kW;
我们还知道KL-2基础部高度:H1=500m,倍增部高度H2=600m。
[0041] KL-2两部循环中工质CH2Cl2每秒流量分别为:基础部Q1=200L(液态),倍增部Q2=70L(液态)。
[0042] 虽然工质CH2Cl2的密度ρ=1.325×103kg/m3=1.325kg/L,推出每秒质量m=1.325Q,但在实际运作中的大量数据表明,流量Q与质量m更为近似的关系式为:m=1.323Q;
发电能力计算:
对用CH2CL2作为动力液体,首先不可避免地要推导出其关于输出功率P的公式。过程如下:
由关系式W=kEP=kmgH=k9.81×1.323QH==>W=12.979kQH
式中W为机组实际发电量,EP为1秒内CH2CL2冲击发电机组桨叶的重力势能,故有t恒等于1s。
[0043] k=水轮机能量转换为电能效率乘以水的重力势能转换水轮机能量效率。(水轮机能量转换为电能效率通常按:0.97计算,查得水能转换水轮机能量效率0.909,但以下只采用长期实践中反复测算得到的0.900比较贴合实际,而不采用0.909)基础部发电机组输出功率:
P1=12.979kQ1H1
=12.979×0.97×0.900×200×500
=1133066.7W
≈1133kW;
倍增部发电机组输出功率:
P2=12.979kQ2H2
=12.979×0.97×0.900×70×600
=475888.0W
≈476kW;
对外输出能力(两部机组输出总功率减去系统总功率之差)计算:
P0=P1+P2-P耗=1133+476-478=1131kW
本式中P0的值很接近实际对外输出功率。
[0044] 通过上述的详细解说和剖析,可以将压差法大气温差发电工艺概括为:设置两套能进行高效换热的密闭管道,将工质置入其中,工质可以通过以下路径到达换热池:在接近地表的高度(基础部的低处)对工质加热降压,工质达到沸点时剧烈气化,再压缩工质令其上升到换热池处,称为工质暖流;
在倍增部的顶部,工质在低温下冷凝液化,顺着管道下落(此时已开始被空气加热)推动发电机组对其做功,再进入换热池,称为工质冷流。
[0045] 换热池里的水在螺旋桨组的推动下形成环流,带动工质暖流和工质冷流快速交换热量。工质暖流被液化流出换热池后,继续冷却。然后下落(此时已开始被空气加热)推动发电机组对其做功,回复原始位置完成本次循环;工质冷流升温后流出换热池,经过加热降压气化,再经过压缩上升到倍增循环顶部,完成本次循环。
[0046] 两部循环工作持续稳定,工质能够在长时间里持续循环往复。
[0047] 两部循环的发电机组发出的电能经变压等一系列电学工艺,被分配为发电系统自身消耗和对外输出两部分,实现持续稳定地发电、自供电和电能输出的目标。
[0048] 这里,我要总结性地指出:工质在循环中是边降压气化边增压上升,边对外做功边吸收大气热能的。换热池的高效换热手段也是本工艺的一大亮点。净电能产出是我们利用技术从大气中“要”来的。
[0049] 以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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