一种基于冷凝器负压的热能动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于冷凝器负压的热能动力系统，包括热源、气化反应器、做功泵、冷凝器、压力泵和循环管道，气化反应器、做功泵、冷凝器和压力泵通过循环管道实现循环联通，气化反应器接触热源，所述冷凝器包括冷凝管所述冷凝器内设置有一个负压泵，负压泵安装在冷凝管中部，冷凝管内前部压强低于冷凝管后部压强；本发明专利技术所述基于冷凝器负压的热能动力系统能增大做功泵的做功量，减小工质做功后的内能，提高工质的冷凝速率，并提高热能效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源利用设备领域，尤其是一种基于冷凝器负压的热能动力系统。
技术介绍
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。但随着能源的不断被开发消耗，石油、煤矿、天然气等不可再生能源逐步缩紧，能源的节约和循环利用逐步被重视。为响应国家节能战略，越来越多的企业开始研发、使用节能设备，并加强对废弃产能物、余热能的利用。其中，在余热的利用方面，主要通过热能发电设备来实现余能利用。现有的热能发电设备包括多种类别，但主要可分为两类，一类是利用气体膨胀做功，将热能转化成机械能，再将机械能转化成电能，该种原理类别的发电设备较为成熟，种类多；另一类是利用热电效应原理，通过热电转化元件将热能直接转化成电势能，但由于用于发电技术方面不成熟，电功率小，制造成本高，热电转化效率低，主要应用于微电子领域。现阶段，大多数企业由于余能排除量大，在余热的利用上，主要还需依靠上述第一类热能发电设备，通过气体膨胀做功将热能转化成机械能，再将机械能转化成电能。现有的该类热能发电设备主要包括气化装置、涡轮机、发电机和冷凝装置；工作时，循环工质在循环管道中首先通过气化装置，将工质气化并推动涡轮机旋转，气化后的工质在通过涡轮机时，对外做功，温度及气压会降低，并通过冷凝装置冷却成液态工质。现有利用气体膨胀做功的热能利用设备，在理想情况下，其热能转化的最高率为卡诺循环效率，也即1-T0/T1，其中T0为低温冷源温度, T1为高温热源；但热能设备实际做功过程，一方面，由于循环工质在气化装置中气化过程，其气化膨胀的实际温度与高温热源温度的温差较大，实际温度比高温热源温度低，其理论的T1降小，导致热能最高效率降低；另一方面，由于循环工质在冷凝装置中的实际冷凝温度比低温冷源温度高，其理论的T0增大，导致热能最高效率降低；此外，由于涡轮机对气体膨胀做功的吸收率偏低，其机械能转化效率较低；另外，循环工质容易出现杂质，循环工质耗能较大。而现有的热能设备造成上述偏差的具体问题包括： 1.气化装置的导热性较差，对高温热源的温度要求高；2. 气化装置的压强不稳定，气化所需温度不稳定，当气化所需温度大于热源温度时，介质无法实现气化，当气化所需温度小于热源温度时，气化膨胀温度偏低，吸热较小，净功量变小；3. 冷凝装置内介质的压强不稳定，冷凝所需温度不稳定，当冷凝所需温度小于冷源温度时，无法实现冷凝，当冷凝所需温度大于冷源温度时，冷凝后温度过低；4. 冷凝装置内的冷凝不完全，易出现气液混合态，导致其工质在在气化装置中气化膨胀体积偏小；5.现有涡轮机扭力偏小，体积泄漏量大，效率较低；6. 现有热能设备的热能转化效率偏低，热能转化效率普遍在10%至30%；7.工质容易变质或出现杂质。
技术实现思路
本专利技术所要实现的目的是：提高热能转化效率，提高工质在气化装置中的气化率,增大涡轮机的带动力，提高涡轮机效率，稳定工质气化温度和工质流速，改善工质品质，防止工质变质，改善涡轮结构，避免涡轮泄露以及转速不稳，改进冷凝装置，加快冷凝速率，减小冷凝过程的热能浪费；以解决上述
技术介绍
中现有热能设备所存在的：热能转化效率低，工质在气化装置中气化不完全，工质气化温度不稳定，工质冷凝效果不佳，工质容易变质或出现杂质，冷凝装置的热能浪费大、冷凝速率慢或需额外功耗等问题。为解决其技术问题本专利技术所采用的技术方案为：一种基于冷凝器负压的热能动力系统，包括热源、气化反应器、做功泵、冷凝器、压力泵和循环管道，气化反应器、做功泵、冷凝器和压力泵通过循环管道实现循环联通，气化反应器接触热源；其特征在于：所述冷凝器包括冷凝管，所述冷凝器内设置有一个负压泵，负压泵安装在冷凝管中部，冷凝管内前部压强低于冷凝管后部压强。采取上述结构，可降低做功泵出口端的压强，增大做功泵进、出两端压差，从而增大做功泵的做功量，减小工质做功后的内能，提高工质的冷凝速率，并提高热能效率。进一步，所述冷凝器还包括散热片和散热扇，散热片安装冷凝管周边，散热扇位于冷凝管的上方或下方或侧边，散热扇以抽风方式或压风方式驱动。进一步，所述冷凝管呈多层或多排分布，冷凝管相互联通。进一步，所述冷凝管的联通方向呈竖直或水平或斜型。进一步，所述负压泵为叶片式气泵。进一步，所述负压泵为离心式气泵。进一步，所述负压泵包括椭圆形压气腔和弹性叶片，弹性叶片的转轴安装在椭圆形压气腔的偏心轴承上，吸气口和排气口分别位于椭圆形压气腔的远心轴侧和近心轴侧，弹性叶片至少包括四片。进一步，所述气化反应器内包括至少一层腔体。进一步，所述气化反应器内包括一层腔体。进一步，所述气化反应器内包括两层腔体。进一步，所述气化反应器内包括至少四层腔体。进一步，所述腔体包含内腔、外腔和腔管，腔管的内、外端分别连接内腔、外腔。采用上述结构，其气化反应器的导热速率大大提高，液态工质进入腔体内，可集中在腔体部分区域迅速气化，可较好的避免工质气化不完全。进一步，所述内腔与外腔之间包含多个腔管，腔管扇形分布。进一步，所述腔体呈椭圆型。进一步，所述气化反应器内包括至少一层腔体。进一步，所述做功泵为叶轮做功泵。进一步，所述做功泵为真空做功泵。进一步，所述做功泵为活塞式做功泵。进一步，所述做功泵包括圆形腔、偏心叶片和槽型转轮，槽型转轮偏心安装在圆形腔的偏心轴内，槽型转轮的侧边开设有卡槽，偏心叶片通过弹簧片安装在卡槽，圆形腔的侧边分别设置有进气口和出气口，进气口与出气口的间距角度大于相邻两偏心叶片间的间距角度。进一步，所述圆形腔的侧边设置有多个出气口，出气口与进气口的间距角度大于相邻两偏心叶片间的间距角度。进一步，所述旋转涡轮结构的活动叶片包含至少三片。进一步，所述冷凝器为液冷式冷凝机。进一步，所述冷凝器包括冷凝管和多个冷凝腔，两个冷凝腔之间通过至少一根冷凝管连通。进一步，所述冷凝管呈曲线形。进一步，所述冷凝管呈螺旋形。进一步，所述冷凝器为气冷式冷凝机。进一步，所述冷凝装置包括冷凝管、散热片和散热扇，散热片安装冷凝管周边，散热扇位于冷凝管的上方或下方或侧边，散热扇以抽风方式或压风方式驱动。进一步，所述冷凝管呈多层或多排分布，冷凝管相互联通，散热扇安装在冷凝管上方或下方，散热扇以抽风方式或压风方式驱动。进一步，所述冷凝管的联通方向呈竖直或水平或斜型。进一步，所述冷凝管通过温差发电片制成。进一步，所述温差发电片包括金属片、p型半导体、n型半导体、绝缘基质层和输出电极，绝缘基质层均匀穿插有p型半导体和n型半导体，均匀分布的p型半导体和n型半导体通过金属片串联，p型半导体与n型半导体的串联始末端分别连接输出电极；进一步，所述循环管道内的工质采用纯净水。进一步，所述循环管道内的工质采用丙醇。进一步，所述循环管道内的工质采用甲醇。进一步，所述循环管道内的工质采用乙醇。进一步，所述循环管道内的工质采用异丙醇。进一步，所述循环管道内的工质采用液氨。进一步，所述循环管道内的工质采用氟利昂。进一步，所述循环管道连接有调节系统，调节系统包括压力调节器、温度传感器和介质调节器，温度传感器安装在气化反应器内，压力调节器控制连接压力泵，介质调节器安装在循环管道中，用于调节介质流量。进一步，所述调节系统还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于冷凝器负压的热能动力系统，包括热源(1)、气化反应器(2)、做功泵(3)、冷凝器(4)、压力泵(5)和循环管道(6)，气化反应器(2)、做功泵(3)、冷凝器(4)和压力泵(5)通过循环管道(6)实现循环联通，气化反应器(2)接触热源(1)，其特征在于：所述冷凝器(4)包括冷凝管（41），所述冷凝器(4)内设置有一个负压泵(46)，负压泵(46)安装在冷凝管（41）中部，冷凝管（41）内前部压强低于冷凝管（41）后部压强。

【技术特征摘要】
1.一种基于冷凝器负压的热能动力系统，包括热源(1)、气化反应器(2)、做功泵(3)、冷凝器(4)、压力泵(5)和循环管道(6)，气化反应器(2)、做功泵(3)、冷凝器(4)和压力泵(5)通过循环管道(6)实现循环联通，气化反应器(2)接触热源(1)，其特征在于：所述冷凝器(4)包括冷凝管（41），所述冷凝器(4)内设置有一个负压泵(46)，负压泵(46)安装在冷凝管（41）中部，冷凝管（41）内前部压强低于冷凝管（41）后部压强。2.根据权利要求1所述的基于冷凝器负压的热能动力系统，其特征是：所述冷凝器(4)还包括散热片(43)和散热扇(44)，散热片(43)安装冷凝管(41)周边，散热扇(44)位于冷凝管(41)的上方或下方或侧边，散热扇(44)以抽风方式或压风方式驱动。3.根据权利要求1或2所述的基于冷凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭远军，
申请(专利权)人：郭远军，
类型：发明
国别省市：湖南;43