[发明专利]一种将膨胀功转化为液体位能输出技术功的方法

说明书

本发明属于低温热（冷）能利用领域，涉及一种将气体膨胀功转化为液体位能输出技术功用于发电或向系统外输出轴功的装置及方法。该方法中气体膨胀做功不同于现有气体做功等熵膨胀的转换方式，而是采用气体在液体中膨胀的近似等温膨胀的方式，同时采用水（液）轮机转换液体位能输出技术功的方法。其具体实现方式为：能量输入模块使系统中产生气泡或气体,气体膨胀做功转化为液体工质的位能。借助类环形管道系统，在系统内使液体工质在膨胀段和回流段中产生一定压头并使液体工质循环流动，流动的液体工质推动水（液）轮机转动或带动其它做功的设备运转，向系统外部输出高质量的技术功（轴功）。

技术领域

本发明属于低温热（冷）能利用领域，涉及一种将气体膨胀功转化为液体位能输出技术功用于发电或向系统外输出轴功的装置及方法。

背景技术

人类对能源的需求越来越大，各国都在寻求新的能源利用技术，不断提高能源利用率。目前现有的主流大功率热（冷）功转换设备主要是以汽轮机及膨胀机为主，由于高压气体在汽轮机或膨胀机内停留的时间非常短暂，其膨胀做功为绝热膨胀即等熵膨胀，在很多情况下气体排出汽轮机或膨胀机后仍有较多的能量没有充分利用，能量利用效率较低。例如火力发电效率最高的超临界发电效率仅为44%；压缩空气储能系统的转换效率仅为20-30%,远远低于抽水蓄能75%的效率；液化石油气的冷能利用上效率较高的朗肯循环法为36%，联合循环法为50%，布雷顿循环法为50%。可见已有的热电系统的整体效率还很低，多年来人们一直在不懈的努力寻求更高效率的发电方法，以提高热能的利用效率。

本发明提出了一种新的热功转换方法，通过让气体在液体中膨胀做功，将气体的膨胀功转化为液体的位能，从而带动水（液）轮机发电（输出轴功）的新方法。由于气体在液体中的膨胀过程较长，可以和液体进行充分的热能交换，因此可以获得更高能量利用效率。同时，液体的位能采用水（液）轮机来转换能量可以获得更高的效率（现有的水轮机能量转换效率均在90%以上，大于汽轮机（膨胀机）的转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的将膨胀功转化为液体位能输出技术功的方法，该方法中气体膨胀做功不同于现有气体做功等熵膨胀的转换方式，而是采用的气体在液体中膨胀的近似等温膨胀的方式，同时采用水（液）轮机转换液体位能输出技术功的方法。该方法不同于现有的热力发电的蒸汽朗肯循环、低温热能发电的有机朗肯循环、卡琳娜循环、布雷顿循环等热（冷）功转换方法，为方便以后引用，命名为能量塔循环（本方法主要是一个竖直方向的循环系统类似塔型）。

该发明的有益效果是：系统属于低压系统，材料设备比较容易获得，能获得更高的能量转换效率，通过进一步的系统设计和研发,在能源工程利用方面有广阔的应用前景。

具体的，上述的一种将膨胀功转化为液体位能输出技术功的方法,其具体实现方式为：能量输入模块使系统中的液体工质产生气泡或气体（通过加热使工质汽化或通入压缩空气或低沸点工质如LNG液体）,气体在工质中膨胀做功。借助类环形管道系统，在系统内使液体产生一定的液体位能并使液体循环流动，流动的液体推动水（液）轮机转动。它与工质、液面控制模块、压力控制模块、系统控制模块配套后可适用于广泛的发电应用领域，将热（冷）能转变为电能。不但可以建成大型机组还可制成较小功率的发电系统，为人类高效率低成本获取能源提供完整的解决方案。

下面结合附图对本发明做较为详细的描述。

附图说明

图1是本发明所述的一种将膨胀功转化为液体位能输出技术功的方法的结构示意图。

其中：1为能量输入模块、2为工质、3为气(汽)泡、4为膨胀段、5为回流段、6为贮液室、7为气（汽）液分隔装置、8为气室、9为压力控制模块、10为水（液）轮机、11为变速器、12为发电机、13为液面控制模块、14为系统控制模块。

具体实施方式