[发明专利]吸收常温空气和水的热能转化为电能和机械能的技术方案

说明书

所属技术领域

本发明专利涉及一种利用热泵从自然界常温空气和水中吸取能量，而后利用双工质发电系统输出电能的技术方案，能量在维持系统自身运转的同时，还能够持续不断的对外提供电能和机械能。

背景技术

目前，热泵的运用已经非常广泛，热泵，又称冷机，是将能量由低温处传送到高温处的装置，且它提供给温度高的地方的能量和要大于它运行所需要的能量。它使热量的传递按照人的意志从低温物体向高温物体进行传递，现在已经广泛运用于人们的日常生活。例如空调，冰箱，热泵热水器等，目前热泵的工作效率即COP值已普遍做到4.0以上，即每输入1KW的能量，即可以输出4.0KW的能量，好的热泵已做到6-7。

双工质发电系统主要用于地热发电上，它使用低沸点有机物(氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等)作为发电的中间工质，将地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入汽轮机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”，可以利用温度不是很高的热源(在100℃或更低温情况下)下工作。

利用双工质发电系统发出的电力除一部分用于热泵运转处，其余的电力和机械能可以输出。

目前，以上这两项技术都已比较成熟，但是如何将这二者结合起来，直接将自然界常温空气和水的热能转化为机械能和电能的方法还是空白。

发明内容

本技术方案要解决的问题是：随时随地将自然界常温空气和水中吸取的能量吸收起来，转化为电力或动力，为人类所用，而不再是必须依赖于化石燃料、核能、水能、风能、光伏等条件限制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是

一、热能提取系统的技术方案。热泵系统由压缩机——换热器——节流器——吸热器——压缩机等装置构成了—个循环系统。各装置由封闭管道相连，制热剂(也可称制冷剂)在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃以上)，它进入换热器后释放出高温热量为热媒加热，同时自己被冷却并转化为液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃-30℃，这时吸热器周边的空气(水)就会源源不断地将低温热量传递给制热剂。制热剂不断地循环就实现了空气(海水)中的低温热量转变为高温热量并加热热媒的过程。

二、热能转换系统的技术方案。双工质发电系统由换热器——双工质汽轮机——发电机等装置构成。其中换热器和双工质汽轮机由封闭管道相连，热媒在系统内循环流动。热媒在换热器内被加热气化，用气化后的蒸汽驱动双工质汽轮机，进而带动发电机发出电能。在离开涡轮后热媒冷凝为液体，流回换热器再次被气化。双工质发电系统发出机械能和电能。

三、能量供给和输出系统。系统由电源控制器——启动电源——双工质发电系统——线路组成。其中启动电源部分负责启动时系统用电的供给(启动电源可以是市电、油机或蓄电池)，发电机是发电部分，电源控制器用于控制系统本身能量供给在启动电源和双工质发电系统之间进行切换，在启动系统时，使用启动电源供电，在系统进入正常工作状态时，关掉启动电源，使用双工质发电系统输出能量，其中一部分用于维持热泵等系统设备本身运行，剩余部分即可输出，线路则连接各个组成部分。

本发明的有益效果是：通过热能提取系统和热能转换系统，将空气和水(包含海水)中的热能转化为人类可以利用的能量，随时随地解决人类能源短缺的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图是本发明的工作原理图。

附图中1.吸热器，2.压缩机，3.换热器，4.节流器，5.风机，6.封闭管道，7.制热剂，8.双工质汽轮机，9.发电机，10.封闭管道，11.热媒，12.启动电源，13.电源控制器，14.电路线，15.电力输出。

具体实施方式

在图中，吸热器(1)、压缩机(2)、换热器(3)、节流器(4)通过封闭管道(6)相连成一个封闭系统，制热剂(7)在压缩机(2)的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程(温度高达100℃以上)，它进入换热器(3)后释放出高温热量为热媒(11)加热，同时自己被冷却并转化为液态，当它运行到吸热器(1)后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃-30℃，由风机(5)吹风加速换热速度，这时吸热器(1)周边的空气(海水)就会源源不断地将低温热量传递给制热剂(7)。制热剂(7)不断地循环就实现了空气(海水)中的低温热量转变为高温热量并加热热媒(11)的过程。同时，换热器(3)、双工质汽轮机(8)通过封闭管道(10)相连成一个封闭系统，热媒(11)在系统内循环流动。热媒(11)在换热器(3)内被加热气化(温度在60℃-100℃)，用气化后的蒸汽驱动双工质汽轮机(8)，进而带动发电机(9)。在离开双工质发电系统后热媒(11)冷凝为液体，流回换热器(3)再次被气化。双工质发电系统(8)和发电机(9)发出机械能和电能。电力系统中启动电源(12)和发电机(9)分别与电源控制器(13)通过线路(14)相连，电源控制器(13)控制电力的输入输出，启动时由启动电源(12)供电，系统正常工作后，由发电机(9)供电，电能输出给压缩机(2)、风机(5)正常运转，若启动电源(12)是蓄电池，也要由输出电能充电，剩余的电能输出(15)。