重力场做功热管装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种重力场做功热管装置，包括高位冷凝器和低位蒸发器，高位冷凝器的冷凝管道和低位蒸发器的蒸发管道之间依次连接后形成闭环系统，高位冷凝器位于高位，低位蒸发器位于低位；本发明专利技术还提供一种重力场做功方法，工质从高位冷凝器流出后，经过高位膨胀机或者低位液体涡轮后流动到低位蒸发器，再重新回流到高位冷凝器。本发明专利技术可以利用冷凝回液产生的较高的液体压力能做功，同时还可以将热量从低位传递到高位进一步利用。

【技术实现步骤摘要】
重力场做功热管装置及方法
本专利技术涉及能源动力
，具体是一种重力场做功热管装置及方法。
技术介绍
热管是一种被普遍使用的高效传热元件，利用沸腾与冷凝效应传递热量，具有很强的传热效率，适合将热量从一个地方长距离输运到另外一个地方。在当下广受重视的地热能开发研究中，利用热管从地源中远距离提取热量是一种具有前景的技术。当热管垂直输送距离较长时，从最上端往下流动的冷凝回液实际上存在能量回收机会，但目前的垂直热管技术都没有对此加以利用。申请号为200510083002.2的专利提出了一种长距离输送的垂直热管，其主要目的是利用热管在海洋表层及深层之间进行热量传递，起到对外部系统进行冷却或加热的作用，该系统没有利用重力场的能量转换。申请号为201610014050.4的专利提出了一种重力场热驱动制冷装置，该装置利用了重力场中的能量转换，实现了热驱动的制冷循环，装置简单高效，但其作用只是将热能转化为冷能，不具备同时利用热能发电以及传导热量的功能。普通热管，只传递热量，不能得到功。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的重力场做功热管装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种重力场做功热管装置，包括高位冷凝器和低位蒸发器；所述高位冷凝器的冷凝管道和低位蒸发器的蒸发管道之间依次连接后形成闭环系统；所述高位冷凝器位于高位；所述低位蒸发器位于低位。作为对本专利技术重力场做功热管装置的改进：还包括位于低位的低位液体涡轮；所述高位冷凝器的冷凝管道、低位液体涡轮和低位蒸发器的蒸发管道之间依次连接后形成闭环。作为对本专利技术重力场做功热管装置的进一步改进：还包括位于高位的高位膨胀机；所述高位冷凝器的冷凝管道、高位膨胀机和低位蒸发器的蒸发管道之间依次连接后形成闭环。作为对本专利技术重力场做功热管装置的进一步改进：所述高位冷凝器排放给外部冷却源；所述低位蒸发器从外部低品位热源吸热。作为对本专利技术重力场做功热管装置的进一步改进：所述高位与低位之间差距大于等于100米。本专利技术还提供一种重力场做功方法，包括以下步骤：高位冷凝器冷凝管道出口中流出的饱和或具有一定过冷度的低压液体工质向低位液体涡轮液体进口绝热流动，随着在重力场中的高度减少(高度改变会使重力势能相应改变)，压强逐渐增加，当流动到低位液体涡轮液体进口时，低压液体工质压力增加到高压，温度比冷凝温度略有增加，成为高压液体工质。高压液体工质进入低位液体涡轮，释放其液体压力能对外做功，同时压力降低到中压，温度比冷凝温度略微降低，成为中压下的过冷液体工质。中压下的过冷液体工质从低位液体涡轮液体出口流出，流动到低位蒸发器蒸发管道进口，进入低位蒸发器的蒸发管道，吸收低位蒸发器放热管道的外部低品位热源所释放的热量后，中压下的过冷液体工质的温度逐渐增加到中压所对应的饱和温度，之后逐渐蒸发成为饱和或具有一定过热度的中压气体工质。饱和或具有一定过热度的中压气体工质从低位蒸发器蒸发管道出口流出，向高位冷凝器冷凝管道进口绝热流动，随着在重力场中的高度增加，压强逐渐降低，当流动到高位冷凝器冷凝管道进口时，工质压力降低到低压，温度也降低到冷凝温度附近，成为饱和或具有一定过热度的低压气体工质。饱和或具有一定过热度的低压气体工质进入高位冷凝器的冷凝管道，向高位冷凝器吸热管道中的外部冷却源释放热量后，温度降低，成为饱和或具有一定过冷度的低压液体工质。饱和或具有一定过冷度的低压液体工质从高位冷凝器冷凝管道出口流出，如此循环。本专利技术还提供一种重力场做功方法，包括以下步骤：高位冷凝器冷凝管道出口流出的饱和或具有一定过冷度的中压液体工质流动到高位膨胀机工质进口，进入高位膨胀机，中压液体工质在高位膨胀机中绝热膨胀做功，同时压力降低到低压，温度降低，中压液体工质变成具有一定干度的低压气液混合物；具有一定干度的低压气液混合物从高位膨胀机工质出口流出，向低位蒸发器蒸发管道进口绝热流动，随着在重力场中的高度减少，压强逐渐增加，当流动到低位蒸发器蒸发管道进口时，工质压力增加到高压，温度比冷凝温度略有增加，成为高压下的过冷液体工质。高压下的过冷液体工质进入低位蒸发器的蒸发管道，吸收低位蒸发器放热管道中的外部低品位热源所释放的热量后，温度逐渐增加到中压所对应的饱和温度，之后过冷液体工质逐渐蒸发并成为饱和或具有一定过热度的高压气体工质。饱和或具有一定过热度的高压气体工质从低位蒸发器蒸发管道出口流出，向高位冷凝器冷凝管道进口绝热流动，随着在重力场中的高度增加，压强逐渐降低，当流动到高位冷凝器冷凝管道进口时，高压气体工质压力降低到中压，温度也降低到冷凝温度附近，成为饱和或具有一定过热度的中压气体工质。饱和或具有一定过热度的中压气体工质进入高位冷凝器的冷凝管道，高位冷凝器吸热管道中的外部冷却源释放热量后，温度降低，成为饱和或具有一定过冷度的中压液体工质；饱和或具有一定过冷度的低压液体工质从高位冷凝器冷凝管道出口流出，如此循环。本专利技术重力场做功热管装置及方法的技术优势为：1、可以利用冷凝回液产生的较高的液体压力能做功，同时还可以将热量从低位传递到高位进一步利用；2、当热管所传导的热量主要用于发电时，采用本专利技术可以具有更高的发电效率，尤其是利用低沸点工质时效果更为明显；3、一般的热功发电装置没有利用高度差，且一般的热功发电装置与本专利技术在系统工艺上也存在明显区别，一般的热功发电装置从蒸发器出来的工质进入膨胀机做功，而本专利技术从蒸发器出来的工质是直接流入冷凝器的。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术重力场做功热管装置的结构示意图；图2为图1中将低位液体涡轮3改成高位膨胀机4的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1、重力场做功热管装置，如图1所示，包括高位冷凝器1、低位蒸发器2和低位液体涡轮3。高位冷凝器1放置在高位，低位蒸发器2和低位液体涡轮3放置在低位，高位冷凝器冷凝管道出口12连接低位液体涡轮液体进口31，低位液体涡轮液体出口32连接低位蒸发器蒸发管道进口21，低位蒸发器蒸发管道出口22连接高位冷凝器冷凝管道进口11，三者形成闭环系统。高位与低位之间差距大于等于100米。本专利技术在高差较大的场合发挥的作用更大，一般100米以上更合适，越大越好。高位冷凝器1吸热管道与外部冷却源连接(高位冷凝器1吸热管道与冷凝管道贴合，高位冷凝器1排放给外部冷却源热量)；低位蒸发器2放热管道与外部低品位热源连接(低位蒸发器2放热管道与蒸发管道贴合，低位蒸发器2从外部低品位热源吸热)。实施例1中重力场做功热管装置实际使用时，包括如下步骤：高位冷凝器冷凝管道出口12中流出的饱和或具有一定过冷度的低压液体工质向低位液体涡轮液体进口31绝热流动，随着在重力场中的高度减少(高度改变会使重力势能相应改变)，压强逐渐增加，当流动到低位液体涡轮液体进口31时，低压液体工质压力增加到高压，温度比冷凝温度略有增加，成为高压液体工质。高压液体工质进入低位液体涡轮3，释放其液体压力能对外做功，同时压力降低到中压，温度比冷凝温度略微降低，成为中压下的过冷液体工质。中压下的过冷液体工质从低位液体涡轮液体出口32流出，流动到低位蒸发器蒸发管道进口21，进入低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.重力场做功热管装置，其特征在于：包括高位冷凝器(1)和低位蒸发器(2)；所述高位冷凝器(1)的冷凝管道和低位蒸发器(2)的蒸发管道之间依次连接后形成闭环系统；所述高位冷凝器(1)位于高位；所述低位蒸发器(2)位于低位。

【技术特征摘要】
1.重力场做功热管装置，其特征在于：包括高位冷凝器(1)和低位蒸发器(2)；所述高位冷凝器(1)的冷凝管道和低位蒸发器(2)的蒸发管道之间依次连接后形成闭环系统；所述高位冷凝器(1)位于高位；所述低位蒸发器(2)位于低位。2.根据权利要求1所述的重力场做功热管装置，其特征在于：还包括位于低位的低位液体涡轮(3)；所述高位冷凝器(1)的冷凝管道、低位液体涡轮(3)和低位蒸发器(2)的蒸发管道之间依次连接后形成闭环。3.根据权利要求1所述的重力场做功热管装置，其特征在于：还包括位于高位的高位膨胀机(4)；所述高位冷凝器(1)的冷凝管道、高位膨胀机(4)和低位蒸发器(2)的蒸发管道之间依次连接后形成闭环。4.根据权利要求2或3所述的重力场做功热管装置，其特征在于：所述高位冷凝器(1)排放给外部冷却源；所述低位蒸发器(2)从外部低品位热源吸热。5.根据权利要求4所述的重力场做功热管装置，其特征在于：所述高位与低位之间差距大于等于100米。6.利用权利要求1-5任一所述重力场做功热管装置的重力场做功方法，其特征在于，包括以下步骤：高位冷凝器冷凝管道出口(12)中流出的饱和或具有一定过冷度的低压液体工质向低位液体涡轮液体进口(31)绝热流动，随着在重力场中的高度减少(高度改变会使重力势能相应改变)，压强逐渐增加，当流动到低位液体涡轮液体进口(31)时，低压液体工质压力增加到高压，温度比冷凝温度略有增加，成为高压液体工质。高压液体工质进入低位液体涡轮(3)，释放其液体压力能对外做功，同时压力降低到中压，温度比冷凝温度略微降低，成为中压下的过冷液体工质。中压下的过冷液体工质从低位液体涡轮液体出口(32)流出，流动到低位蒸发器蒸发管道进口(21)，进入低位蒸发器(2)的蒸发管道，吸收低位蒸发器(2)放热管道的外部低品位热源所释放的热量后，中压下的过冷液体工质的温度逐渐增加到中压所对应的饱和温度，之后逐渐蒸发成为饱和或具有一定过热度的中压气体工质。饱和或具有一定过热度的中压气体工质从低位蒸发器蒸发管道出口(22)流出，向高位冷凝器冷凝管道进口(11)绝热流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王厉，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33