CN1053108A - 普适温差能发电技术 - Google Patents

Abstract

本发明以普遍开发利用再生能源中的温差能为 目的，最大限度地利用自然环境中普遍存在的低温差 流体之间自发进行的热平衡过程，变自发热平衡过程 为受控能量转换过程。它以常温为高温热源温度指 标，以10℃温差为温差指标；当温差≥温差极限值 时，温差＜10℃，高温热源温度＞25℃或＜15℃也同 样适用。它不消耗燃料，无污染，用系统工程集聚储 存能量，生产有工业价值的动力电力，并为有关科学 技术的实施和进步提供新的方法和手段。

Description

普适温差能发电技术，属于温差能开发利用，动力电力生产技术。

温差能开发利用，动力电力生产技术，在国内还处在研究阶段;在国外已应用在海水温差能发电上，高温热源（表层海水）温度一般为20℃左右，低温热源（500m深层海水）温度一般为5℃左右，高低温热源之间的温差一般为15℃左右。普遍开发利用自然环境中普遍存在的温差能，生产有工业价值的动力电力，技术上尚待完善，实践上也尚待深入。

本发明的目的是要提供这样一种技术，以及同这种技术相配套的系列系统工程：它以常温为高温热源温度指标，以10℃温差为温差指标，在温差≥温差极限值前提下，温差＜10℃，高温热源温度＞25℃或＜15℃也同样适用;它能最大限度地控制和利用自然环境中普遍存在的低温差流体之间和低温差环境之间自发进行的热平衡过程，变自发热平衡过程为受控能量转换过程，生产有工业价值的动力电力。

本发明的目的是这样实现的：它以液体压强原理、特性，热学中的气体性质、内能、热功原理等为依据，设计制造传统型汽缸连通器和巨型汽缸连通器（其中包括无活塞技术、片形活塞技术、气包形活塞技术和罩形活塞技术等），进而设计建造系列系统工程（其中包括单缸多组工程、多缸同位多组工程、多缸异位多组工程、液下工程、同P′常压工程、同P′高压工程、异P′高压工程、配套工程和系列系统工程通用设计技术等）;它以二元工质，即气体工质（一般情况下为低沸点物质）、液体工质或双液体工质为能量转换的特定依托媒介（其中包括二元工质特定选择技术、双液体工质特定选择技术），以汽缸连通器做功端依次降低排液点，集聚储存液体工质势能的形式，集聚储存高温热源提供的能量，把由高温热源提供的饱和汽热能，转换成液体工质势能，进而运用水轮机、发电机，把液体工质势能转换成机械能和电能;它以汽缸连通器做功端依次降低排液点，集聚液体工质势能的同时，使气体工质在汽缸中绝热膨胀做功，降低温度，进而运用液体工质剩余势能，即替代机械能来压缩绝热膨胀到设计终点的气体工质，使其进入冷凝器，进一步降温，放出凝结热，实现气体工质液化还原。

可供本发明开发利用的高低温热资源丰富：表层海水与深层海水;温泉、地热资源、夏季高温环境与一般井水、河水等;低地势地区相对高温环境与高地势地区相对低温环境;高寒地区冬季地下水、泉水、冰层以下流动的江河流水与地表以上的低温流体和高寒环境;南北极冰层以下海水和无冰层海水与冰层以上、地表以上的高寒流体和高寒环境;太阳能、大量的工业余热资源与地下水、江河流水、环境中的相对低温流体和相对低温环境等，在高低温热源温差≥温差极限值前提下，一般都可以被开发利用，做为本发明的高低温热资源。

温差极限值是一个小数值，它的定义和计算公式将在后面描述具体技术时给出。

本发明技术原理，技术依据，具体技术和系列系统工程技术由以下附图和实施例给出。附图以形象直观地反映本发明技术可行性为宗旨。附图中，工程设备图形的高低、大小、长短、不反映工程设备的实际高度、宽度或长度;数量不定的同类设备，只给出一个或几个图形，其余部分略去。系列系统工程图形，以剖面展开形式绘制，设计建造具体系统工程时，在不影响整体技术性能前提下，各分部设备的设计建造可优化组合。因此，附图的实质只是系列系统工程剖面形象图。

一，本发明技术原理和技术依据

本发明技术原理和技术依据，简称技术依据（下同）。技术依据中，除引用前人已有原理外，其余部分是发明者把自己的研究成果也做为技术依据列出。

（一）帕斯卡定律

加在密闭液体上的压强，能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。

图1是技术依据，液体压强特性形象图。

图1说明：密闭液体（1）。活塞（2）。密闭加压端（3）。液体受压点，即与水平面平行的活塞底平面上的所有点;液体受压点压强，即加压压强“P加”;液体受压点水平面，即包括液体受压点在内的同一水平面上的所有点，简称原点水平面（下同）;原点，即原点水平面上的所有点;原点中的压强“P0”，五者的标号（4）。原点以上的垂直液柱，即负背压液柱;负背压液柱本身在原点中的压强，即负背压压强“P负”，二者的标号（5）。原点以下的垂直液柱，即正背压液柱;正背压液柱本身在h（-2）点中的压强，即正背压压强“P正”，二者的标号（6）。h（-2）;正背压液柱最低点标高（标高等于高度，下同）。h0：液体受压点，受压点水平面，原点，原点水平面，四者的标高（h0＝±0.00）。h8：负背压液柱顶点水平面标高。P′：密闭加压端上方气体空间的气体压强。

设：图1为密闭系统，并充满液体。液体是绝对不可压缩的理想液体，把液体热力学意义上的饱和压强忽略不计。把“P加”视为无摩擦损失的理想加压，那么：

（二）液体压强特性一

加在密闭液体（1）上的压强“P加”（4），在液体受压点水平面（4）的所有点上，能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。（P加＞P0，P加包括P′，下同）

加在密闭液体（1）上的压强“P加”（4），在液体受压点水平面（4）往下的所有点上，能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。（P加≥P0）

P加＝（G+F）÷S+P′  公式-1

P加：液体受压点压强（克/cm²）。G：活塞本身的重量（克）。F：加在活塞上的力（克）。S：活塞底水平平面面积（cm²）。P′：密闭加压端上方气体空间的气体压强（克/cm²）。

说明：按公式列好式子后，把式子中各项的单位都舍去，求出结果后再写上所求的单位（下同）。

例：P加＝（1000克+2000克）÷100cm²

+1000克/cm²

＝（1000+2000）÷100+1000

＝1030克/cm²

P0同公式-4、5、7、9。

（三）液体压强特性二

在密闭液体负背压液柱（5）垂线上，液体对加压压强“P加”（4）的传递，随负背压液柱（5）垂直高度的递增而递减负背压液柱本身，从原点水平面（4）到被测点间垂直液柱在原点（4）中所具有的负背压压强“P′负”。（P加＞P0）

Ph＝P加-P′负＝P加-Yh  公式-2

Ph：负背压液柱被测点传递的P加压强（克/cm²）。P加＝公式-1，（P加＞P0）。P′负：负背压液柱本身从被测点到原点水平面间垂直液柱在原点中所具有的负背压压强（克/cm²）。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h：负背压液柱被测点到原点水平面间的垂直高度（Cm）。P′负＝Yh。

（四）液体压强特性三

当密闭液体（1）负背压液柱（5）在原点（4）中的负背压压强“P负”或原点（4）中的压强“P0”等于加压压强“P加”（4），即P负＝P加或P0＝P加时，在原点水平面（4）和原点水平面往上的所有点上，液体对加压压强“P加”的传递为零。

当P负＝P0＝P加时，在负背压液柱顶点水平面h8上的压强等于零。

P负＝Yh  公式-3

P负：负背压液柱本身，从顶点水平面到原点水平面间垂直液柱在原点中所具有的负背压压强（克/cm²）。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h：负背压液柱从顶点水平面到原点水平面间的垂直高度（cm）。

P0＝P加  公式-4

P0：原点压强（克/cm²）。P加＝公式-1。

P0＝P负  公式-5

P0：原点压强（克/cm²）。P负＝公式-3

（五）液体压强特性四

在密闭液体（1）的正背压液柱（6）垂线上，液体对加压压强“P加”（4）的传递，遵循液体压强特性一。

在正背压液柱（6）垂线上，被测点的压强随被测点深度的递增而递增正背压液柱本身从原点水平面（4）到被测点间垂直液柱在被测点中所具有的正背压压强“P′正”。非密闭液体对大气压强的传递特性与此相同。

Ph＝P加+P′正＝P加+Yh  公式-6

Ph：正背压液柱被测点压强（克/cm²）。P′正：正背压液柱本身从原点水平面到被测点间垂直液柱在被测点中所具有的正背压压强（克/cm²）。h：正背压液柱原点水平面到被测点间垂直高度（Cm）。P加＝公式-1。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）P′正＝Yh。

图2同图1，是技术依据，液体压强特性形象图。

图2说明：图2以图1为基础，是图1的扩大和延伸。图2中的标号（1）～（6）、h（-2）、P′所代表的名称或设备同图1。图2增加：荷载点;荷载点水平面;荷载点压强“P荷”，三者的标号（7）。荷载端（8）。荷载点水平面往上到原点间的垂直液柱，即正背压液柱;这个正背压液柱本身在荷载点中所具有的正背压压强“P′正”三者的标号（9）。h（-1）：原点下方的荷载点水平面标高。h9;原点上方的荷载点水平面标高。

设图2的假设条件同图1，同时限定，当以某个荷载点为描述对象时，在图2的密闭系统中无第二个荷载点，那么：

（六）液体压强特性五

当原点（4）中的原点压强“P0”大于或等于加压压强“P加”，即P0≥P加时，加压不能进行。因此，无论是密闭液体还是非密闭液体，P0＜P加是加压能够进行的必要条件。

当荷载点（7）的位置在原点水平面（4）或原点水平面上方时：

P0＝P负+P荷＝Yh+P荷  公式-7

P0：原点压强（克/cm²），（P加＝P0）。P负：负背压液柱本身从荷载点水平面到原点水平面间的垂直液柱在原点中所具有的负背压压强（克/cm²）P荷＝公式-8。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h：负背压液柱荷载点水平面到原点水平面间的垂直高度（Cm）。P负＝Yh。

P荷（G+G1）÷S+P′  公式-8

P荷：荷载点压强（克/cm²）。G1：荷载物体的重量（克）。GSP′：同公式-1中的G、S、P′。

当荷载点（7）的位置在原点水平面（4）下方，原点水平面上方无负背压液柱时：

P0＝P荷-P′正＝P荷-Yh  公式-9

P0：原点压强（克/cm²），（P加＝P0）。P荷＝公式-8。P′正：正背压液柱本身从原点到荷载点水平面间垂直液柱在荷载点中所具有的正背压压强（克/cm²）。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h：正背压液柱原点到荷载点水平面间的垂直高度（cm）。P′正＝Yh。

（七）液体压强特性六

当P0＞P加时，P0具有可逆性，可逆值与P0＞P加的大于值或P加的减小值相对应。

（八）液体压强特性七

如果P加是小活塞，P荷是大活塞，那么：根据帕斯卡定律，大活塞的横截面积“S2”是小活塞“S1”的几倍，在大活塞上得到的力“F2”就是加在小活塞上的力“F1”的几倍。

F1÷S1＝F2÷S2  公式-10

根据帕斯卡定律制造的各种液压机和液压传动装置，因其负背压（正背压）液柱的垂直高度（深度）有限，液柱的液体比重小，因而P负（P正）的值很小;所以，在液体传递加压压强P加做功时，相应的做功压强的减少值（增加值）可忽略不计。

图3是

形连通器剖面形象图，同图1～2一样，是技术依据液体压强特性形象图。

图3说明：图3以图1～2为基础，是图1～2的扩大和延伸。图3中的标号（2）～（5）、h（-2）、h0、P′所代表的名称或设备同图1～2。图3增加做功端（10）。同P0-P′（P0＝P加）相对应的负背压液柱顶点水平面（11）。做功端排液点水平面（12）。液体和液体势能集聚储存库，简称势能集聚储存库（13），（下同）。h6：做功端排液点;排液点水平面;排液点标高。h7：同P0-P′（P0＝P加）相对应的负背压液柱顶点;顶点水平面;顶点标高。h耗：做功端液体集聚储存的高度（势能）损耗，是不可取消的必要损耗;其原理见技术依据（十八）、（十九）;h耗＞0，h耗的取值据需要确定。（P0-P′＝P加-P′，参见公式-11）

设：在U形连通器液体导管的一端安上活塞，设计制造成密闭加压端（3），另一端的液体导管向上（不一定垂直）加高到所需高度。把U形连通器造成图3那样的 形连通器。h6以下灌满液体，那么：

（九）液体压强特性八

形连通器，不仅能够传递压强大于P0（4）的密闭加压端（3）的加压压强P加，而且还能任意改变加压压力的传递方向。 形连通器做功端（10）的朝向，决定加压压力和加压能量的传递方向。

（十）液体压强特性九

在

形连通器做功端排液点h6和排液点水平面（12）下，在势能集聚储存库（13）中，依托液体本身，能够对应地理想集聚储存P加≥P0的，密闭加压端（3）的加压能量。集聚储存的能量，如果不发生液体的质量损失和垂直高度下降位移损失，将不随时间流失而改变。（P加包括P′，P0也包括P′）

h6＝h7-h耗＝（P加-P′）÷100Y-h耗

公式-11

h6：做功端排液点标高（m）。h7：同P加-P′相对应的做功端负背压液柱顶点水平面标高（m）。h耗：同图3说明中的h耗（m），（h耗＞0）。P加＝公式-1。P′：h6水平面上方气体空间的气体压强（克/cm²）。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h7＝（P加-P′）÷100Y。

W＝h6×YV  公式-12

W：势能集聚储存库中集聚储存的液体势能（千克/m）。h6＝公式-11。Y：液体比重（千克/Cm³）。V：势能集聚储存库中集聚储存的液体体积（Cm³）。

图4是

形连通器剖面形象图，同图1～3一样，是技术依据液体压强特性形象图。

图4说明：图4以图1～3为基础，是图1～3的扩大和延伸。图4中，标号（6）、P′所代表的名称同图1～2。排液点和非密闭端（14）。密闭备用空间（15）。液体、气体开关（16）。液体开关（17）。液体、气体添加口（18）。h1：密闭备用空间顶点标高。h0：密闭备用空间中的液体水平面最低点标高。h6：非密闭端排液点标高，h1＞h0＞h6。液体导管从h0往下设置，在排液点标高h6的下方拐一个180度弯，使管口朝上，排液点就是管口水平面上的所有点。液体开关（17）的设计标高与液体导管拐弯起点处同高。

设：图4开关（16）和（17）关闭，系统内充满液体。h1～h6间的负背压液柱（6）在排液点标高h6水平面中的负背压压强P负＝P0。h0～h6间的负背压液柱在h6水平面中的负背压压强P′负＝P加。排液点水平面上方，非密闭端（14）气体空间的气体压强P′＝P加＝dtm（dtm为大气压强，下同）。因为h1＞h0，所以P负＞P′负。因为P′负＝P加＝P′＝dtm，又因为P负在h6水平面上的压强等于P0，而P负＞P′负，所以P0＞P加，那么，根据技术依据（四）、（七）可得：

（十一）液体压强特性十

在

形连通器密闭备用空间（15）中，当P0＞P加或P0＞P′时，液体开关（17）开启后，能够获得同密闭备用空间（15）周围环境温度相对应的，由密闭备用空间中的气体性质所决定的低于常压的相对低压空间，相对真空空间，有限时间内存在的低于周围环境温度的相对低温空间。

图5是

形汽缸连通器剖面形象图。同图1～4一样，是技术依据液体压强特性形象图。

图5说明：图5以图3为基础，是图3的扩大和延伸。汽缸（1）。汽缸壁与汽缸盖的组合连接点（2），组合连接点也可在汽缸底座上设置。活塞（3）。工质开关启动器（4），（详细结构图中未画）不设时可舍去。气体工质、液体工质开关，简称工质开关（5）（下同）。气体工质、液体工质导管，简称工质导管（6），（下同）;根据技术依据（九），液体工质导管可根据需要设置，不一定垂直。备用排气管（7）。做功端和各级势能集聚储存库（8）。h耗：同图3说明中的h耗。h′耗（1～末）：液体集聚储存的各级级差高度（势能）损耗，是不可取消的必要损耗，简称级差损耗;其原理见技术依据（十八）、（十九）;h′耗（1～末）≥h耗＞0;h′耗（1～末）的取值据需确定。h0：活塞降程设计最低点、设计最低点水平面标高、原点、原点水平面、原点压强“P0”、活塞的加压压强“P加”。h1：活塞升程设计最高点水平面标高。h2、h3：见图6说明中的h2、h3。h4：见图10说明中的h4（1～末）。h6（1～末）：做功端依次降低的各级排液点，简称排液点（下同）;排液点标高;排液点h6可以设无数个，但实用个数应据需确定。h7：同图3说明中的h7。P（1～末）：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中对应点的饱和汽压强。P1：一般情况下为饱和汽等温膨胀时的压强。P末：一般情况下为饱和汽绝热膨胀到设计终点时的压强。P′：同图3说明中的P′。V（1～末）：与V′（1～末）相对应的汽缸中饱和汽等温膨胀、绝热膨胀时的对应点体积，V（1～末）＝V′（1～末），它等于汽缸的工作容量。V′（1～末）：从各排液点h6（1～末）排出的液体工质体积，V′（1～末）＝V（1～末）。假设（末）＝9，那么V（末-1）＝V（9-1）＝V8、P（末-1）＝P（9-1）＝P8、h6（末-1）＝h6（9-1）＝h6（8），（下同）。同图3相比，图5把密闭加压端和活塞变更为汽缸、活塞。排液点h6变更增加到h6（1～末）。势能集聚储存库（8）的个数增加到与排液点h6（1～末）的个数相同。在标高＞h3，＜h4段上，分支上行液体工质导管（6）和液体工质开关（5）的设置个数增加到与排液点h6（1～末）的个数相同;各级液体工质上行导管的顶端高度与各排液点标高h6（1～末）对应同高。

设：把

形连通器改造成图5这样的

形汽缸连通器。气体工质导管（6）中的气体工质是低沸点物质饱和汽。h0上下的液体工质导管（6）、通道、汽缸V（1～末）中都灌满液体工质。液体工质开关（5）都成关闭状态。活塞（3）处在升程设计最高点h1上。那么，可得：

（十二）汽缸连通器性能

汽缸连通器，可以得到技术依据（九）和（十）所描述的全部性能，即做功端除P′外无其它荷载的汽缸连通器，在控制气体液体工质开关（5），据需依次开启、关闭，控制气体工质在汽缸（1）中的等温膨胀量，依次缓慢降低做功端排液点h6（1～末）的同时，能够把气体工质在汽缸（1）中做等温膨胀、绝热膨胀时释放出来的能量，依托液体工质本身，对应地理想集聚储存在与P加-P′（P加＝P0）相对应的，负背压液柱不同高度排液点h6（1～末）下设置的，势能集聚储存库（8）中，把饱和汽（气体工质）的热能转换成液体工质势能。势能集聚储存库中集聚储存的能量，如果不发生液体工质的质量损失和垂直高度下降位移损失，将不随时间流失而改变。

h6（1）＝h7-h耗＝（P1-P′）÷100Y-h耗

公式-13

h6（1）：做功端等一个排液点标高（m）。h耗：液体工质势能集聚储存的必要损耗（m），〔h′耗（1～末）≥h耗＞0〕。P1：饱和汽等温膨胀时的压强（克/cm²）。P′：做功端排液点h6上方气体空间的气体压强（克/cm²）。Y：液柱的液体比重（克/Cm³）。h7＝（P1-P′）÷100Y。

h6（末）＝（P末-P′）÷100Y-h耗  公式-14

h6（末）：做功端最后一个排液点的设计标高（m）。P末：绝热膨胀到设计终点时的饱和汽压强（克/cm²）。P′、Y、h耗：同公式-13中的P′、Y、h耗。

h6（2）＝h6（1）-h′耗1

h6（3）＝h6（2）-h′耗2

h6（4）＝h6（3）-h′耗3

以此类推至h6（末）  公式-15

h6（2）～h6（末）：除第一个排液点外，其余各排液点的对应标高（m），〔h6（1）-h6（末）〕＝h′耗1+h′耗2+h′耗3+……h′耗末。h′耗（1～末）：各对应级的级差损耗（m）。

V（1～末）＝V′1+V′2+V′3+……V′末

公式-16

V（1～末）：汽缸的工作容量。V′1～V′末：做功端各排液点h6（1～末）排出的液体工质体积。V1：一般情况下为饱和汽等温膨胀体积或称等温膨胀量，V1＝V′1。

（十三）液体压强特性十一

注意原点定义。在液体传递加压压强做功的实际过程中，原点的位置不是固定不变的，它是呈动态上升或下降的。因此，原点是指处于静态时液体受压点水平面上的所有点，在这个水平面上，所有点的压强均相等。

（十四）饱和汽特性

温度一定的条件下，饱和汽压的大小与物质有关，不同的物质具有不同的饱和汽压。某物质饱和汽压的大小，随温度的增高而增大，随温度的降低而降低。

（十五）汽体绝热过程

汽体绝热膨胀时对外做功，是由内能的减少来完成的。此时它的体积增大，温度降低而压强减小。所以在绝热过程中，汽体的体积、温度和压强三个状态参量都同时变化。

（十六）汽体内能

温度一定时，某物质的饱和汽压一定，与体积无关。但某物质饱和汽的体积与它所含的能量成正比。

（十七）汽体液化

未饱和汽变成饱和汽的方法有两种：压缩汽的体积;降低汽的温度。

饱和汽继续压缩和降温可凝结成液体。

对饱和蒸汽，任意小的温降就可以使它液化。而过热蒸汽为此则要一个明显的温降。

过热蒸汽若受到扰动或有凝结核时，就会部分液化或凝华而回到饱和状态。在有凝结核时，蒸汽压只需要超过饱和汽压的1%，液滴便可形成。带电粒子和离子都是很好的凝结核。

每一种气体有自己的临界温度，只有在临界温度以下的气体，才能通过压缩，降温等方法使之液化。

（十八）速度与效率

一般地说一个实际过程进行的越快，它的不可逆度越大，从热力学观点看，其效率也越低。

功的效率也一样，在做功过程中，单程的速度进行的越快其效率越低。

功率都不大于1，能做有用功的功率都小于1，功率等于1时不做有用功。

（十九）综合效率

1，高温热源温度一定、热量一定时，气体工质的汽化热越大，综合效率越小;单位质量饱和汽体积越大，综合效率越大。

2，低温热源温度一定、量一定时，气体工质的凝结热越大，综合效率越小。

3，高低温热源温度一定时，饱和汽等温膨胀、绝热膨胀时的压强越大，综合效率越大;绝热膨胀到设计终点时的饱和汽压强越小，综合效率越大。

4，在气体工质临界温度高于低温热源温度前提下，气体工质的临界温度越高，综合效率越低。

5，在高低温热源温度高于液体工质凝固点温度前提下，气体工质的沸点温度越高，综合效率越低。

6，单位时间高低温热源热量一定时，h1、h′耗、和h耗的取值越大，综合效率越小。

7，高低温热资源富余时，热交换器的导热性能和抗张强度越好，综合效率越好;工质导管、通道横截面最小处的面积越大，综合效率越大。

二，传统型、巨型汽缸连通器和势能生产技术

传统型汽缸连通器和巨型汽缸连通器，简称汽缸连通器（下同）。

（一）传统型汽缸连通器及其性能

1，传统型汽缸连通器

图5是 形汽缸连通器剖面形象图，同时又是传统型汽缸连通器剖面形象图。

传统型汽缸连通器的汽缸、活塞，同蒸汽机的汽缸、活塞相同，但活塞上不设连杆。需要时可在活塞上附设工质开关启动器。

设：传统型汽缸连通器的假设条件与

形汽缸连通器的假设条件相同，那么：

2，传统型汽缸连通器的性能与 形汽缸连通器的性能相同。

3，二元工质：在 形汽缸连通器中，把高温热源的热能转换成势能的特定依托媒介有两个，一个是饱和汽，即气体工质，一般情况下为低沸点物质;另一个是液体，即液体工质、气体工质、液体工质，构成了汽缸连通器性能的特定依托媒介-二元工质。

（二）巨型汽缸连通器及其性能

1，图6是巨型汽缸连通器剖面形象图。

图6说明：图6以图5为基础，是图5的扩大和延伸。同图5相比，图6把传统型汽缸变更为巨型汽缸（1）。把传统型活塞变更为巨型活塞（3）。增加异质液体工质交换仓（9）。h2：1号液体工质液柱最低点和最低点水平面标高。h3：1号液体工质液柱最高点和最高点水平面标高。V

（1～末）：连成一体的异质液体工质交换仓h2～h3段的液体工质工作容量，V （1～末）＝V（1～末）。此外，其余的设备和名称均同图5说明。为了图面清晰，除描述需要外，其余标号在图6中均已略去。

2，巨型汽缸连通器性能

把传统型汽缸连通器改造成巨型汽缸连通器，先不管巨型汽缸的圆筒形横截面半径有多大。

设：巨型汽缸连通器的假设条件与传统型汽缸连通器的假设条件相同，那么：

根据技术依据（十二），巨型汽缸连通器可以获得传统型汽缸连通器一样的性能。

3，二元工质特定选择技术

传统型汽缸、活塞，由于制造技术精密度要求高，使汽缸、活塞的制造在长度上和横截面半径上都受到一定限制。在现有技术上，若想要制造一个长5m，横截面半径2m的巨型汽缸和巨型活塞，显然是不现实的。

在巨型汽缸连通器中，若把汽缸中的活塞去掉，先不管它。那么，汽缸中的气体工质和液体工质就出现了直接接触面。如果气体工质和液体工质在汽缸中直接接触时具备以下条件，那么，即使汽缸中没有活塞，巨型汽缸连通器和传统型汽缸连通器的性能照样不变。

（1）气体工质和液体工质在T1、P1（饱和汽等温膨胀时的温度和压强，下同）下，在汽缸中直接接触时，不发生液体工质汽化、二元工质升温、燃烧、爆炸等破坏性变化;

（2）气体工质和液体工质在T1、P1下，在汽缸中直接接触时，具有良好的惰性，不相互溶解、渗透、化合、分解，使气体工质在系统工程运行时的循环成为可能;

（3）如果气体工质在T1、P1下，同液体工质直接接触时出现少量液化，变成液态气体工质，那么，液态气体工质的比重要小于液体工质的比重，使它飘浮在液体工质上面，并且具有明显的界面;

（4）液体工质在T（1～末）、P（1～末）下，必须是没有粘滞性或粘滞性很小的液体（T末、P末是饱和汽绝热膨胀到设计终点时的温度和压强）。

上述4个条件，是二元工质的特定选择性。通过实验，选择适应上述4个条件的气体工质和液体工质，组成二元工质，就是二元工质特定选择技术。比如，选择汞为液体工质，选择氨、二氧化碳、酒精等为气体工质，组成二元工质，就能满足上述4个条件。

4，巨型汽缸及其制造技术

二元工质特定选择技术，为巨型汽缸的制造提供了前提条件和科学依据，使巨型汽缸的制造技术获得突破。在抗张强度允许前提下，不仅汽缸的圆筒形横截面半径和长度可按需要设计制造，不受限制，而且还可以改变传统型汽缸固定不变的圆筒形形状。根据需要，设计制造成正方筒形、长方筒形或多边筒形。

5，单液体工质和单液体工质技术

在系统工程运行过程中，二元工质中的液体工质，如果采用的是一种液体工质，那么，就称它为单液体工质和单液体工质技术。

6，双液体工质和双液体工质特定选择技术

系统工程运行过程中，二元工质中的液体工质，如果采用的是两种液体工质，那么，就称它为双液体工质。

把汽缸中同气体工质有直接接触面的液体工质命名为1号液体工质，那么，根据研究表明，常温下的液态金属是理想的1号液体工质。特别是汞，其优点是比重大，可以大大降低系统工程建设的垂直高度，易于系统工程运行时的生产管理;凝固点温度低，在低温热源温度大于-39℃的低温条件下都可以正常工作;同大多数气体工质相接触时，均具备二元工质特定选择性。缺点，资源少，能溶解多种金属。

由于常温下的液态金属资源少，而系统工程在运行时，液体工质循环的需要量非常大，这就决定了采用常温下的液态金属做单液体工质是不能满足需要的。因此，必须采用双液体工质，即除采用一部分常温下的液态金属（如汞）或具备二元工质特定选择性的其它液体工质做1号液体工质外，还需采用资源丰富，易于获得，数量巨大的水或其它水溶液等，来充当1号液体工质不足部分的补充。把充当1号液体工质不足部分的补充的液体工质，即同气体工质没有直接接触面，但同1号液体工质有直接接触面的液体工质命名为2号液体工质，这就构成了双液体工质。

在系统工程运行过程中，双液体工质始终处在相互接触中。因此，双液体工质也必须具备下列条件，系统工程的正常运行才有可能。

（1）以1号液体工质首先满足二元工质特定选择性为前提。

（2）两种液体工质在T1、P1下相互接触时，不发生汽化、升温、燃烧、爆炸等破坏性变化。

（3）两种液体工质在T1、P1下相互接触时，具有良好的惰性，不相互渗透，溶解或极少相互渗透，溶解。采用抗折，抗拉，不渗透，柔韧性能好的材料，在异质液体工质交换仓中做隔离层（图6中未画）时，这一条可免去。

（4）两种液体的比重不得相同。或1号液体工质的比重大于2号液体工质，如以汞为1号液体工质，以水为2号液体工质;或1号液体工质的比重小于2号液体工质，如以液态油脂类液体为1号液体工质，以水为2号液体工质。

（5）两种液体工质在T（1～末）、P（1～末）下，必须是没有粘滞性或粘滞性很小的液体。

上述5个条件，是双液体工质特定选择性。通过实验，选择适应上述5个条件的1号液体工质和2号液体工质，组成双液体工质，就是双液体工质特定选择技术。在1号液体工质自然资源少，比重大于2号液体工质时，在大于h0的上方设置异质液体工质交换仓V

（1～末），就是为了尽可能减少1号液体工质使用量而采取的技术措施。

7，巨型活塞及其制造技术

二元工质特定选择技术，使巨型汽缸制造技术获得突破，同理，也使巨型活塞制造技术获得突破。

（1）无活塞技术。即汽缸中不设活塞。在满足二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术前提下，当汽缸、汽缸周围空间和汽缸中的液体工质温度≥汽缸中的饱和汽等温膨胀温度时，可采用无活塞技术。

（2）片形活塞及其制造技术

图7是片形活塞剖面形象图。

图7说明：绝热层（1）。金属层（2）。工质开关启动器（4），（详细结构图中未画），不设时可免去。片形活塞同巨型汽缸壁之间的接触面，不仅不要求精密，而且还要求根据需要留有≥0.2cm的空隙，使片形活塞在升降过程中同汽缸壁之间没有摩擦阻力。片形活塞的平面形状与巨型汽缸筒形横截面形状相同。绝热层和金属层要连成一体。

片形活塞要选用轻质材料制造，或在活塞的上平面上（下平面下）附设储气仓（图7中未画），活塞重量÷活塞体积＜汽缸中的液体工质比重，使活塞在汽缸中始终飘浮在液体工质的液面上。

片形活塞已不具有传统活塞的意义和性能。它的主要性能，基本上只有三个：一，相对绝热性能;二，附设工质开关启动器时，可在活塞升降运动过程中部分地起到工质开关的开启和关闭作用;三，把二元工质的直接接触面减少到最低限度。

（3）气包形活塞技术

气包形活塞形似大气包，用抗折、抗拉、不渗透、柔韧、绝热性能好的材料制造。常压下，充气后的气包自然体积和形状同汽缸的容积和容体形状。气包的上端同气体工质导管相接并相通，气体工质和液体工质没有直接接触面。采用气包形活塞时，二元工质特定选择技术免去;采用双液体工质时，双液体工质特定选择技术（2）、（3）、（5）保留，资源少的液体工质比重要大于资源多的液体工质比重，其余免去。

（4）罩形活塞及其制造技术

（甲）图8是罩形活塞和与它相配套的巨型汽缸剖面形象图。

图8说明：与罩形活塞相配套的巨型汽缸（1）。（2）、（5）、（6）同图5说明中的（2）、（5）、（6）。罩形活塞面（3）。罩形活塞壁（4）。2号液体工质添加口（7），它从活塞面穿通。罩形活塞提升、脱离系统（详细结构图中未画）（8）。1号液体工质环形槽（9）、环形储存仓（10）、（环形储存仓设在环形储存槽的顶端，并与环形储存槽相连通）、环形内挡墙（11）。液体工质添加口、罩形活塞维修口（12）。h1、h0同图5说明中的h1、h0，图8中的h0同时又是罩形活塞壁壁底到罩形活塞面的总高度。h（-1）：环形储存仓中1号液体工质水平面最高点标高。h（-3）：环形储存仓中1号液体工质水平面最低点标高。h（-3）：环形槽槽底和罩形活塞壁壁底降程设计最低点标高。

罩形活塞，形似一个平底大桶反扣在1号液体工质槽中。罩形活塞面（3）的形状与巨型汽缸（1）的筒形横截面形状相同，上层为绝热层，下层为金属层。罩形活塞壁（4）形似桶壁，用金属材料制造。罩形活塞面（3）和活塞壁（4）的外壁与汽缸壁的内壁、活塞壁的内壁与环形内挡墙（11）的外壁，各留有≥0.2cm的空隙。环形槽的宽度＝活塞壁的厚度+空隙×2。活塞重量÷活塞体积＜汽缸中的液体工质比重，（可在活塞面的下平面下、上平面上附设储气仓，图8中未画），使罩形活塞在汽缸中始终飘浮在液体工质的液面上。环形内挡墙的高度＞h（-1），小于活塞下平面或储气仓的仓底高度，其厚度据需决定。

罩形活塞在工程运行前的准备：工质开关（5）和液体工质添加口（12）开启;罩形活塞提升脱离系统（8）将罩形活塞提升到h1;从液体工质添加口（12）往1号液体工质环形储存仓（10）中灌入1号液体工质;到1号液体工质水平面与h（-2）成水平时，再往2号液体工质添加口（7）中灌入2号液体工质;到2号液体工质水平面与罩形活塞下平面，或储气仓的仓底标高成水平时，关闭工质开关（5）和液体工质添加口（12）;然后，罩形活塞与提升系统（8）相脱离，使罩形活塞飘浮在液体工质的液面上，进入升降自如状态。

（乙）罩形活塞的性能

罩形活塞性能，除与片形活塞性能相同外，它的最主要性能是1号液体工质比重大，资源少的情况下，能够最大限度地减少1号液体工质的使用量，为本发明的普遍推广和运用创造条件。主要目的是想广泛地采用汞和类似常温下的液态金属做1号液体工质。在罩形活塞上，需要时也可附设工质开关启动器（图8中未画）。

（丙）h1～h（-3）设计技术

h1～h（-3）的设计，以罩形活塞壁壁底降程到设计最低点h（-3）＝0时的静态值为对象。

h0＝（h1-h0）+〔h0-h（-1）〕+〔h（-1）

-h（-2）〕+d+d′

＝（h1-h0）+〔h0-h（-1）〕+〔h（-1）

-h（-2）〕+h′耗×Y2÷Y1+d′

公式-17

h0、h1、h（-2）、h（-1）同图8说明中的h0、h1、h（-2）、h（-1）。d：对应于2号液体工质液柱h′耗的1号液体工质液柱高度;d＝h′耗×Y2÷Y1，商的小数部分只进不舍，如0.21m取值为0.3m。h′耗：级差损耗，h′耗≥h耗＞0，非等差h′耗取h′耗中的最大值。Y1：1号液体工质比重（克/Cm³）。Y2：2号液体工质比重（克/Cm³）。d′：超d的技术量（m），一般情况下1＞d′＞0（m）。除已注明者外，公式-17中其它各项均以m为单位。

h1～h（-3）的设计顺序：确定h1～h0的高度;确定h0～h（-1）的高度;确定h（-1）～h（-2）的高度;求d＝h′耗×Y2÷Y1的值;确定d′的值;用公式-17计算h0;各数值确定或求得后再计算h1～h（-3）的具体数值。

（丁）1号液体工质环形储存仓容量的设计和单个罩形活塞1号液体工质使用量的计算

V1＝S×〔h1+h（-1）-h0-h（-2）〕

公式-18

V1：1号液体工质环形储存仓h（-2）～h（-1）段的容量（m³）。S：罩形活塞壁的横截面面积（m²）。h1、h0、h（-1）、h（-2）同图8说明中的h1、h0、h（-1）、h（-2），（m）。

V＝V1+V2-V3＝V1+V2-S×h（-1）

公式-19

V：单个罩形活塞1号液体工质使用量（m³）。V1＝公式-18，（m³）。V2：环形槽h（-3）～h（-2）段的容量（m³）。V3＝S×h（-1），（m³）。S：罩形活塞壁的横截面面积（m²）。h（-1）：同图8说明中的h（-1），（m）

（三）传统型汽缸连通器与二元工质特定选择技术

1，不设活塞时遵从无活塞技术。

2，采用传统型活塞时二元工质特定选择技术免去;采用双液体工质时双液体工质特定选择技术（2）、（3）、（5）保留，资源少的液体工质比重要大于资源多的液体工质比重，其余免去。

3，采用片形活塞时，二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术必须全部保留。

4，如果1号液体工质比重小于2号液体工质比重，或2号液体工质对汽缸有腐蚀性，不允许2号液体工质同汽缸有接触面时，应在汽缸的h0下设置异质液体工质交换仓（图8中未画）;汽缸的设计容量大于工作容量;异质液体工质交换仓的设计容量大于汽缸的设计容量;1号液体工质的使用量大于汽缸的设计容量，小于异质液体工质交换仓的设计容量。液体工质导管的下端管口设置异质液体工质交换仓的底部。这样，1号液体工质在系统工程运行时的循环就可以被控制，只在汽缸和汽缸下的异质液体工质交换仓中呈上下升降形式进行，使2号液体工质与汽缸没有接触面，1号液体工质也进不到液体工质导管中去。一方面起到隔离防腐作用，另一方面还可以减少1号液体工质使用量。

h0下设置异质液体工质交换仓技术，也称液体工质隔离防腐技术，对于各种形式的汽缸连通器，一般情况下均适用。

（四）势能生产技术

液体工质势能集聚储存技术，简称势能生产技术。描述了汽缸连通器技术，即传统型、巨型汽缸连通器技术：其中包括二元工质和二元工质特定选择技术、单液体工质技术、双液体工质和双液体工质特定选择技术;巨型汽缸和巨型活塞制造技术：其中包括无活塞技术、片形、气包形和罩形活塞技术，以及h0上或h0下设置异质液体工质交换仓技术后，由汽缸连通器性能决定的势能生产技术就不言而喻了。

三，水轮机、发电机和势能、机械能、电能转换技术

（一）水轮机、发电机机组

图9是水轮机、发电机机组设置位置剖面形象图。

图9说明：图9以图5、6为基础，是图5、6的扩大和延伸。同图5、6相比，图9增加了水轮机、发电机机组（10），设置个数一般情况下由h6（末-2）的个数确定，如（末）＝5，那么，h6（末-2）＝h6（5-2）＝h6（3），即水轮机、发电机机组的个数为3。增加了同水轮机个数相同的，连接水轮机和势能集聚储存库的液体工质下行导管（6）、液体工质开关（5），液体工质开关（5）的作用是控制水轮机出水口的出水量。h5（1～末）：各水轮机出水口标高。此外，其余的设备和名称均同图5、6。为了图面清晰，除描述需要外，其余标号在图9中均已略去。

（二）水轮机出水口标高设计

h5＝h4+d′  公式-20

h5：水轮机出水口标高（m），一般情况下h5（1～末）＝h5。h4＝公式-21。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h5确定后，水轮机、发电机设置位置的设计就与之相适应。

（三）势能、机械能、电能转换途径

连接水轮机和势能集聚储存库的液体工质下行导管（6），以最佳冲击方式把势能集聚储存库中的液体工质导入水轮机做功，把液体工质势能转换成水轮机机械能;水轮机带动发电机发电，把水轮机机械能转换成电能。

单位时间各水轮机出水口的出水量≤单位时间各对应排液点h6（1～末）排出的液体工质量V′（1～末）。

四，剩余势能集聚储存库和剩余势能技术

（一）剩余势能集聚储存库

图10是剩余势能集聚储存库剖面形象图。

图10说明：图10以图5、6、9为基础，是图5、6、9的扩大和延伸。同图5、6、9相比，图10增加了与h6（1～末）的个数相同的剩余势能集聚储存库（11）和液体工质开关（5），液体工质开关设在剩余势能集聚储存库库底的液体工质下行通道上，下行通道与异质液体工质交换仓V

（1～末）相通。增加了一个末级液体工质循环泵（12）和连系它的液体工质导管（6）。h4（1～末）：剩余势能集聚储存库中的液体工质水平面最低点和最低点标高，（剩余势能集聚储存库中的液体工质水平面不得低于这个最低点标高）。此外，其余的设备和名称均同图5、6、9。为了图面清晰，除描述需要外，其余标号在图10中均已略去。

（二）h4（1～末）设计技术

根据技术依据（五）、（七）、（十七），在h5的下方设置h4（1～末），一般情况下h4（1～末）＝h4。

h4＝（P末×101%-P′）÷100Y+h1

公式-21

h4：剩余势能集聚储存库中液体工质水平面最低点标高（m），〔h4（1～末）＞h6（末）＞h3〕。P末：同公式-14中的P末（克/cm²）。P′：剩余势能集聚储存库水平面上方气体空间的气体压强（克/cm²）。Y：液体工质比重（克/Cm³）。h1：活塞升程设计最高点标高（m）。

当h4（1～末）＝h4时，剩余势能集聚储存库V″（1～末）可合并设计，连成一体。

（三）剩余势能技术

根据技术依据（五）（七）（十七）和公式-21所确定的h4（1～末），在h4（1～末）下方设置液体工质剩余势能集聚储存库（11）。那么，经水轮机做功后，从出水口和h6（末-1）中排出的液体工质进入剩余势能集聚储存库后，因受标高h5和h4的设计控制，距h0间还有势能，即剩余势能。

剩余势能由两方面组成：1，标高h4～h0间的垂直正背压液柱在原点中所具有的正背压压强P正。P正+P′＝P0，（P′为剩余势能集聚储存库V″上方的气体空间的气体压强），P0是原点压强，原点是h0水平面中的所有点;在汽缸中，因为原点是汽缸中液体工质水平面中的所有点，所以，这时的P0＞P末。2，剩余势能集聚储存库中的液体工质量。

当饱和汽绝热膨胀到设计始点、压强等于P末，或饱和汽进入冷凝器降温至压强下降到P末时，相应的液体工质开关关闭，剩余势能集聚储存库下的液体工质开关（5）开启后，原点压强P0在原点中的作用就变成了推动液体工质返回汽缸，并推动活塞上升，压缩绝热膨胀到设计终点的饱和汽，使其进入冷凝器液化还原的加压压强P加;剩余势能集聚储存库中的液体工质量就变成了加压能量。不用机械能，而靠液体工质本身的剩余势能来压缩绝热膨胀到设计终点的饱和汽，使其进入冷凝器液化还原，因此又称它为替代机械能。

在气体工质绝热膨胀降温;液体工质剩余势能，即替代机械能的压缩;冷凝器中低温热源进一步降温，吸收凝结热的三重作用下，气体工质液化还原就有了技术保证和科学依据。

在液体工质末级势能集聚储存库中设置末级液体工质循环泵（12）和连系它的液体工质导管（6），把h6（末）下的液体工质抽到h4中设置的液体工质剩余势能集聚储存库中去，是为了满足液体工质循环需要。如果在h4上有可利用的自然液体工质源源不断地保证供给，如江河流水，那么，液体工质循环泵（12）和连系它的液体工质导管（6）就可以免去。

五，系列系统工程和系列系统工程技术

（一）系列系统工程通用设计技术

系列系统工程通用设计技术，简称通用设计技术（下同）。

图11是系列系统工程雏形剖面形象图，同时又是单缸单组工程剖面形象图。

图11说明：图11同图10。图11中，标号所代表的名称或设备同图10。不同点，V（1～末）：除表示汽缸的工作容量外，还表示汽缸本身。V′（1～末）：除表示做功端各排液点h6（1～末）排出的液体工质体积外，还表示各势能集聚储存库和它的工作容量。V″（1～末）：除表示各剩余势能集聚储存库的工作容量外，还表示各剩余势能集聚储存库本身。V （1～末）：除表示异质液体工质交换仓h2～h3段的工作容量外，还表示异质液体工质交换仓本身。为了图面清晰，除描述需要外，其余标号在图11中均已略去。

通用设计技术以图11、12、13为对象（图12、13的附图说明在后）。

1，温差极限值

温差极限值，是指高温热源与低温热源之间的温差小到还能被本发明系统工程利用时的最小值。

T限＝T超-T末+T′1+T′2  公式-22

T限：温差极限值。T超：超T末的技术温度（与P超相对应）。T末：绝热膨胀到设计终点时的饱和汽温度。T′1低温热源流体离开冷凝器时的温度减去它在源头时的温度求得的温差值。T′2：高温热源温度减去汽缸中等温膨胀时的饱和汽温度求得的温差值。

饱和汽T末时，饱和汽压强“P”的对应值等于“P末”。同理，饱和汽“T超”时，饱和汽压强“P”的对应值等于“P超”。那么，根据技术依据（十七）

P超＝P末×101%+（d+d′+h1+h耗）×Y÷10

公式-23

P超：T超时的饱和汽压强（公斤/cm²）。d＝h6（1）-h5（1），即水轮机设计工作水头（m），h6（1）＝公式-13，h5（1）＝公式-20。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。h1：活塞升程设计最高点标高（m）。h耗：同图3说明中的h耗（m），h′耗≥h耗＞0。Y：液体工质比重（克/Cm³）。P末：饱和汽绝热膨胀到设计终点时的压强（公斤/cm²）。

因为饱和汽T超时，饱和汽P的对应值等于P超，同理，饱和汽P超时，饱和汽T的对应值等于T超。因此，T超的值采用公式-23求得P超后，就由P超的T的对应值确定。

温差极限值T限，与饱和汽温度T、压强P、液体工质比重Y、不同种类及不同用途的系统工程密切相关。因此，在不同温度的高低温热源、不同质的气体工质、不同比重的液体工质、不同种类及不同用途的系统工程中，温差极限值（T限）各不相同。高低温热源之间的温差凡≥T限的都可以被开发利用，做为本发明的高低温热资源。

以图11为例。设：气体工质为二氧化碳;1号液体工质为液态油脂：2号液体工质为水，比重为（1克/Cm³）;T末为7.5℃;低温热源流体在源头时的温度为5℃，离开冷凝器时的温度为7.5℃，T′1＝7.5-5＝2.5℃;T′2＝2℃;h1＝1m;h耗＝1m;d＝20m;d′＝2m;从附表中查得（附表为二氧化碳饱和状态下的热力性质表），当T末＝7.5℃时，P末＝43.2公斤/cm²。那么，由公式-23可以求得：

P超＝43.2×101%+（20+2+1+1）÷10

＝46.032公斤/cm²

从附表查得，当P超＝46.032公斤/cm²时，P超的T的对应值T超≈10℃，再用公式-22就可以求得：

T限＝10-7.5+2.5+2＝7℃

高温热源温度＝5+7＝12℃。

当高温热源温度为12℃，低温热源温度为5℃时，就可以被本发明开发利用，水轮机工作水头为20m，温差极限值为7℃。

由此可见，除P末×101%、d′、h1、h耗、T′1、T′2外，温差极限值T限与水轮机工作水头的取值密切相关。所设上例，若水轮机工作水头d＜20m，那么，温差极限值T限也将＜7℃，低温热源温度不变时，高温热源温度也将＜12℃。

2，液体工质、气体工质的选用

（1）系列系统工程对液体工质的选用，除必须满足二元工质特定选择技术、采用双液体工质时必须满足双液体工质特定选择技术外，液体工质凝固点温度必须＜T末，即必须小于饱和汽绝热膨胀到设计终点时的温度。P1、T限值越大越应选Y大的液体工质。

（2）系列系统工程对气体工质的选用，除必须满足二元工质特定选择技术外，在系统工程设备抗张性能允许、低温热源温度低于气体工质临界温度前提下，一般情况下应选用沸点低、相同温度下饱和汽压强大、单位质量饱和汽体积大、汽化热（凝结热）小、处于液态时没有粘滞性或粘滞性很小的物质做气体工质

3，系统工程定点程序和生产能力设计

（1）系统工程定点程序

首先，调查工程物色地区或地点的高低温热资源状况，即终年基本稳定、季节性基本稳定、规律性基本稳定或其它状态下的热资源基本数据;调查工程物色地点近距离内相对高度差别大，可供系统工程利用的地理条件;调查工程物色地点近距离内可供系统工程利用的液体工质资源。

然后，择优选定。高低温热资源丰富、温度稳定、温差大、近距离内自然地理条件好（如坡度大、高度大的山体，可采用下打洞，上打井或沿山坡铺设液体工质导管、利用山体建造V′、V″、V 等方法来建造系统工程）、液体工质资源丰富的地区和地点，是系统工程建设的理想场所。各种条件都好的地区和地点不会很多，在选定工程地点时，应充分权衡各条件之间的长处和短处，择优选定。

（2）系统工程规模和生产能力设计

（甲）计算单位时间低温热源吸热能力

设：低温热源在源头时的温度为“T0”;进入冷凝器时的始温为“T1”，比热为d卡/克;离开冷凝器时的终温为“T2”，比热为b卡/克;单位时间低温热源提供的低温流体量为C克/秒;单位时间低温热源提供的低温流体量从“T1”上升到“T2”时所吸收的热量为“Q”;环境导热对冷凝器中低温流体的升温影响忽略不计，那么：

Q＝（b卡/克-d卡/克）×C克/秒

＝（b-d）×C卡/秒  公式-24

（T2＞T1＞T0）

（乙）计算单位时间气体工质在冷凝器中液化还原时放出的凝结热

设：绝热膨胀到设计终点进入冷凝器的气体工质温度（T末）为“T3”;单位气体工质在“T3”时液化还原放出的凝结热为D卡/克;单位时间进入冷凝器的气体工质为E克/秒;单位时间进入冷凝器的气体工质在“T3”时液化还原放出的凝结热为“Q′”;液态气体工质“T3”后在冷凝器中继续降温所放出的热量忽略不计，那么：

Q′＝D卡/克×E克/秒＝DE卡/秒  公式-25

（T3≥T2＞T1＞T0）

（丙）计算低温热源单位时间吸收气体工质凝结热允许值

饱和汽液化还原，是气体工质循环的必要条件。因此，它是系统工程运行的必要条件。在T3＝T末，T3≥T2＞T1＞T0前提下，低温热源单位时间吸收凝结热的允许值就由下式决定：

Q≥Q′  公式-26

（丁）工程规模和生产能力设计

因为Q≥Q′决定低温热源单位时间吸收凝结热允许值，而Q≥Q′相当于（b-d）×C卡/秒≥DE卡/秒;又因为气体工质液化还原是系统工程运行的必要条件，所以，工程规模就由下式求得的E值确定

（b-d）C卡/秒≥DE卡/秒  公式-27

E值，即E的值，是单位时间进入冷凝器的气体工质量允许值。用公式-27求得DE卡/秒后，E的值就可从中得到。系统工程设计建造的基础数据和规模，就由高低温热源温度和气体工质E克/秒在该温度时饱和状态下的热力性质T、P、V对应值，液体工质比重Y和P′确定。

气体工质E克/秒饱和状态下的热力性质T、P、V对应值，不仅是系统工程设计建造的依据，而且还是系统工程生产能力的计算依据：

W＝（h6-h5）×V′×Y×d  公式-28

W：单个水轮机生产能力（千克m/秒）。h6：对应排液点标高（m）。h5：对应水轮机出水口标高（m）。V′：对应排液点h6排出的液体工质量Cm³/秒。Y：液体工质比重千克/Cm³。d：水轮机功率。

W总＝W1+W2+W3……+W末  公式-29

W总：工程生产能力千克m/秒。W1、W2、W3……W末：各水轮机生产能力千克m/秒。

（申）根据技术依据（十九），“单位时间高低温热源热量一定时，h1、h耗和h′耗的取值越大，综合效率越小”。在系统工程设计过程中，应注意以下两种情况：当工程规模，即工程组数一定时，h耗和h′耗的取值应随Q和Q′的增大而增大;当Q和Q′一定时，h耗和h′耗的取值应随工程规模，即工程组数的增多而减小。

（士）从以上描述中可以看到，本发明所涉及的热资源，重点在低温热资源。热资源的开发利用价值，一般情况下由低温热资源的数量和质量（质量指的是温度，在高温热源温度一定条件下，低温热源温度越低质量越好）决定。

4，汽缸容量设计

汽缸容量，可根据系统工程需要设计，也可统一设计成容量不等的标准型，供系统工程据需选用或调控使用。汽缸设计制造成标准型后，与它相配套的活塞，也随之设计制造成相应的标准型。

5，级数设计

在图11中，根据技术依据（十二），气体工质在汽缸中绝热膨胀做功，是靠控制气体工质在汽缸中的等温膨胀量后，依次降低做功端排液点h6（1～末）实现的。因此，级数设计就是做功端排液点h6（1～末）个数的设计。

（1）等差设计技术

B＝〔h6（1）-h6（末）〕÷h′耗+1  公式-30

B：做功端排液点个数，简称级数。h6（1）＝公式-13（m）。h6（末）＝公式-14（m）。h′耗：各级等差级差高度（m）。

（2）非等差设计技术

〔h7-h6（末）〕＝h耗+h′耗1+h′耗2……+h′耗末

公式-31

h7：同公式-11中的h7。h6（末）＝公式-14。h耗＝h7-h6（1），h6（1）＝公式-13。h′耗（1～末）：各级非等差级差高度（m）。级数由h耗和h′耗的个数确定。

（3）等体设计技术

D＝〔V（1～末）-V′1〕÷C+1  公式-32

D：做功端排液点个数，简称级数。V（1～末）：汽缸的工作总容量（m³）。V′1：饱和汽等温膨胀体积，也就是做功端第一个排液点排出的液体工质体积（m³）。C：各排液点排出的液体工质等体体积（m³）。

（4）非等体设计技术

V（1～末）＝V′1+V′2+V′3……+V′末  公式-33

V（1～末）：汽缸的工作容量（m³）。V′1～V′末：各排液点排出的液体工质非等体体积（m³）。级数由V′1～V′末的个数确定。

（5）单排液点技术，即做功端上排液点h6只设一个;也称单级技术。

当饱和汽等温膨胀，活塞降到设计最低点时，相应的液体工质开关关闭，汽缸中的进气开关关闭，出气开关开启，饱和汽进入冷凝器降温、降压、液化;当饱和汽压强降到P末时，V″（1～末）下的液体工质开关开启，液体工质在剩余势能作用下返回汽缸，同时推动活塞上升;当汽缸中的液体工质和活塞上升到设计最高点时，汽缸中的出汽开关关闭，进汽开关开启，重复前面所述的工作过程，循环开始。

单排液点技术，只能集聚储存饱和汽等温膨胀时释放出来的能量。一般情况下，适用于温差≥T限前提下的，高低温热资源之间温差小的工程。

6，T、P、V对应关系下的对应设计技术

从二氧化碳饱和状态下的热力性质表，或二氧化碳饱和状态下的T、P图和T、V图中可以看到，二氧化碳（其它物质的饱和汽也一样）饱和状态下，温度T、压强P、体积V之间具有对应关系。

设：以二氧化碳为气体工质，在等温膨胀，绝热膨胀全过程中，均以饱和状态为例。那么，温度T（1～末）与它在图11中的P（1～末）、h0～h7、V（1～末）、V′（1～末）、V″（1～末）、V （1～末）之间具有对应关系。

（1）T、P、h、V对应关系下的对应设计技术

一级：T1、P1、h6（1）+h耗、V1、V′1、V″1、V

1

二级：T2、P2、h6（2）、V2、V′2、V″2、V 2

三级：T3、P3、h6（3）、V3、V′3、V″3、V

3

……

末级：T末、P末、h6（末）+h耗、V末、V′末、V″末、V

末

公式-34

一级～末级：级数。T1～T末：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中各对应点的温度。P1～P末：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中各对应点的压强。h6（1）～h6（末）：做功端各排液点标高。h耗：同图3说明中的h耗。V（1～末）～V （1～末）：同图11说明中的V（1～末）～V （1～末）。

（2）等体关系下的等体设计技术

V1＝V′1＝V″1＝V

1

V2＝V′2＝V″2＝V 2

V3＝V′3＝V″3＝V

3

……

V末＝V′末＝V″末＝V

末 公式-35

V（1～末）～V （1～末）：同图11说明中的V（1～末）～V （1～末）。

（3）总体积相等关系下的总体积相等设计技术

V（1～末）＝V′（1～末）＝V″（1～末）＝V

（1～末）

公式-36

V（1～末）～V

（1～末）：同图11说明中的V（1～末）～V （1～末）。

7，h0～h7的设计技术和计算公式

（1）h0＝±0.00，是活塞降程设计最低点标高。

（2）h1：活塞升程设计最高点标高。由汽缸的设计高度确定。

（3）h2：异质液体工质交换仓中1号液体工质水平面最低点时的标高。由1号液体工质资源量多少确定。（h3＞h2＞h0或h0＞h3＞h2）

（4）h3：异质液体工质交换仓中1号液体工质水平面最高点时的标高。由1号液体工质资源量多少和异质液体工质交换仓中h2～h3段的横向纵向容量的大小确定。〔h4（1～末）＞h6（末）＞h3＞h2＞h0或h0＞h3＞h2〕

（5）h4（1～末）：各级剩余势能集聚储存库中液体工质水平面最低点标高。由公式-21确定。〔h5（1～末）＞h4（1～末）＞h6（末）＞h3〕

（6）h6（1）：做功端等一个排液点标高。一般情况下为饱和汽等温膨胀时的排液点标高。由公式-13确定。

（7）h6（末）：做功端最后一个排液点标高。由公式-14确定。

（8）h6（2）～h6（末-1）：做功端上除第一个和最后一个排液点外的其它排液点标高。由公式-13确定，并受公式-34、35、36制约。

（9）h7：由公式-13中的h7确定。

8，末级工质循环设计技术

末级液体工质、气体工质循环可以据情选用以下技术。

（1）末级液体工质循环泵技术

在标高h6（末）的V′末上方，设末级液体工质循环泵和连系它的液体工质导管，导管下端伸入V′末的液体工质，上端伸入V″（末-1）中，把V′末中的液体工质抽到V″（末-1）中去，单位时间抽取的液体工质量等于单位时间末级排液点h6（末）排出的液体工质量V′末，以满足系统工程运行时液体工质的循环需要。

（2）末级液体工质自然排放技术

在满足二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术前提下，当V″末中的液体工质有自然资源不间断地保证供给，如江河流水，单位时间供给量≥单位时间h6（末）排出的液体工质量V′末，液体工质自然资源的落差≥h5-h6（末）时，h6（末）排出的液体工质V′末就可以任其自然排放，不再进入系统工程，即不再进入循环。

（3）末级饱和汽降温技术

汽缸中的饱和汽绝热膨胀到T（末-1）时，相应的液体工质开关关闭，汽缸中的进气开关关闭，出气开关开启;饱和汽进入冷凝器液化，温度下降，压强减小;当饱和汽压强减小到P末时，V″（1～末）下的液体工质开关开启，液体工质在剩余势能作用下返回汽缸，同时推动活塞上升;当汽缸中的液体工质和活塞上升到设计最高点时，汽缸中的出气开关关闭，进气开关开启，循环开始。采用单排液点技术时，必须同时采用末级饱和汽降温技术。

9，设计容量V和设计标高h

前面描述中，所涉及到的容量V，标高h多为工作容量和工作标高。在系统工程设计过程中，饱和汽T、P、V对应值，可从饱和汽热力性质表中查得，也可从饱和汽T、P图和T、V图中大体确定同T相对应的P、V值，还可用实际气体状态方法求得。但用上述方法求得的，与T相对应的饱和汽P、V值，都只具有相对准确性，不具有绝对准确性。加上自然环境中的高低温热资源温度不可能是常年绝对稳定，选用的同种气体工质，也会有纯度不尽相同的情况，这就决定了在系统工程设计，有关设备的设计容量应大于工作容量，设计标高应有可供调控的±值，为系统工程的正常、稳定运行，留有可供据情调控的余地。

系统工程如果采用双液体工质，那么，在计算标高h0～h7时，要注意先按不同比重的负背压（正背压）液柱高度，分别计算它们的负背压（正背压）压强，然后再求它们的和。根据技术依据（十三），还要注意因活塞升降，原点也随之升降，因原点升降，不同比重的液柱高度也随之增减的变化量，即修正值。

如某工程以汞为1号液体工质，h2＞h1，活塞降程工作最低点为h0＝±0.00，活塞升程工作最高点h1＝1m。当活塞在h1时，h2＝10m;这时，实际原点在h1＝1m上;这时的负背压汞柱高度等于（10-1）＝9m。当活塞降到h0时，h2＝10.5m;这时，原点在h0上，而这时的负背压汞柱的高度则等于（10.5-0）＝10.5m。

因此，在计算h6（1～末）时，一般情况下原点以h0为准;在计算h4（1～末）时，一般情况下原点以h1为准。双液体工质比重差别不大的情况下，修正值可忽略不计。

10，汽化器的设计

系列系统工程汽化器的设计建造，一般情况下均相同。

图12是汽化器剖面形象图。

图12说明：工质开关（5）。气体工质导管（6）。液态气体工质导管（13）。气体工质液态杂质分离器（14）。液态杂质排泄管（15）。气体工质斜形导管（16），高温热源流体通道（17）

汽化器的设置位置和大小，根据高温热源地理条件和系统工程需要确定，也可参照其它文献设计。图12中，气体工质同高温热源流体在汽化器中互逆流通。液态气体工质经导管（13），从汽化器底部和中部节流喷出，沿热交换器中的气体工质斜形导管（16）向上流通，吸热汽化。饱和汽进入气体工质导管（6），气体工质液态杂质流进液态杂质分离器（14），从液态杂质排泄管（15）中排出。高温热源流体不断地从汽化器顶端入口处流进，沿热交换器中的高温热源流体通道（17）向下流通，放热降温后从汽化器底部出口处不断排出，以保证汽化器的高温设计值。

条件许可时，高温热源可分级利用。如首先利用35℃～30℃时高温热源释放的能量，当30℃的高温热源流体从汽化器排出后，再利用它30℃～25℃时释放的能量，以此类推。在分级利用高温热源工程中，各分级可选用与其相适应的不同质的气体工质和液体工质。

11，冷凝器的设计

系列系统工程冷凝器的设计建造，一般情况下均相同。

图13是冷凝器剖面形象图。

图13说明：标号（5）、（6）、（13）、（14）、（15）所代表的名称或设备同图12。液态气体工质添加器（18）。液态气体工质循环泵（19）。气体工质通道（20）。液态低温热源流体斜形导管（21）。低温热源流体排出泵（22）。

冷凝器的设计位置和大小，根据低温热源地理条件和系统工程需要确定，也可参照其它文献设计。在图15中，气体工质同低温热源流体在冷凝器中互逆流通。气体工质从冷凝器的上方进入，沿气体工质通道（20）向下流通，在热交换器中低温热源流体斜形导管（21）的外壁液化，进入气体工质液态杂质分离器（14），液态杂质从排泄管（15）中排出，液态气体工质重新进入循环泵（19），实现气体工质循环。图13以利用深层5℃海水做低温热源为设计对象。低温热源流体导管（21）的下端延伸到500m深层海水中，冷凝器上平面与海平面持平。系统工程运行时，低温热源流体排出泵（22），把冷凝器上层吸热升温后的海水不断地抽出。500m深层5℃海水在大气压强作用下，不断地从低温热源流体导管（21）的下端管口上升，保持冷凝器的低温设计值。

12，工质开关的设计

气体工质、液体工质开关，通称工质开关。工质开关或设计成内开关或外开关：内开关。即整个开关都设在工质导管或通道里面，在外面看不到开关;外开关，即开关开启和关闭时的受力点设在工质导管或通道的外面。一般情况下，气体工质开关应尽可能多设内开关。

工质开关可用电子技术设计成全自动控制，也可把其中的一部分设计成电子技术自动控制，把另一部分设计成系统工程内部条件自行自动控制。如气体工质开关，可把汽缸中的进气开关或出气开关设计成内开关，利用活塞上附设的工质开关启动器，在活塞升降过程中，推动气体工质开关的开启和关闭。液体工质开关，也可利用排液点h6（1～末）依次降低，h耗递增过程中，负背压液柱同一标高上负背压压强的变化，或饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中的压强变化，自动控制液体工质开关的开启和关闭。比如，设在＞h3，＜h4中的液体工质上行开关，可设计成离心泵底阀那种形式的自动开关。

电子技术全自动控制，也可利用系统工程内部条件，即同一标高上的液体压强变化或汽缸中饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中的压强变化条件。

13，系列系统工程设备取材的一般要求

系列系统工程，根据热资源状况，可采用不同质的气体工质和液体工质。在气体工质和液体工质中，有些工质对金属设备具有腐蚀性，而且是在中高压条件下工作。这就要求金属设备要具备相应的抗腐蚀性能和抗张强度。

（1）采用汞为1号液体工质时，因为汞对许多金属有腐蚀性，而且还能溶解多种金属，所以，同汞有直接接触面的金属设备，要选用对汞有抗腐蚀、不溶解性能的金属材料，或用其它相适应的材料做内衬。也可采用h0下设置异质液体工质交换仓技术，即隔离防腐技术。

（2）低沸点气体工质，常温下的饱和汽压强本身就呈中、高压。因此，与气体工质汽化、做功、冷凝、循环有关的设备，要具备相应的抗张强度，设计抗张强度要＞系统工程运行时的饱和汽压强强度。

汽化器、冷凝器中的金属设备，要同时具备三个条件：一，要具备相应抗张强度;二，要有好的导热性能;三，要具备相应的抗高低温热源流体和气体工质腐蚀的性能。

（3）同液体工质有直接接触面的金属设备，要具备相应的抗液体工质腐蚀的性能和与负背压（正背压）压强相对应的抗张强度。设计抗张强度要＞系统工程运行时液体工质负背压（正背强）压强强度。

（4）标准型汽缸、活塞、工质导管、热交换器等金属设备，须铭刻其金属材料的名称和抗张强度，以便系统工程据需选用。

（5）除汽化器外，与气体工质流通、做功有关的导管，通道，汽缸等设备的外表，须附设绝热套。低温热源温度低于周围环境温度的冷凝器和低温热源流体导管的外表，也须附设绝热套。

（6）根据技术依据（十七），如果设备的绝热性能达不到技术要求，饱和汽还未做功就出现大量液化时，应采用高温热源流体保温技术，即与饱和汽流通、做功有关的导管，通道，汽缸等设备和与饱和汽有直接接触面的液体工质，都采用高温热源流体保温，比如把需要保温的设备都设置在高温热源流体之中，或在设备内部设高温热源流体流通导管，使它们的温度都≥饱和汽等温膨胀时的温度。

（二）系列系统工程设计建造技术

1，单缸多组工程

（1）如前所述，图11是系列系统工程雏形剖面形象图，同时，又是单缸单组工程剖面形象图。

单缸多组工程，根据热资源状况和系统工程连续，稳定运行的实际需要，由多个图11在同一水平面上组成。

图11说明与前面的图11说明相同。由多个图11组成的单缸多组工程，标高相等的势能集聚储存库V′、剩余势能集聚储存库V″、水轮机、发电机、连系水轮机和V′的液体工质下行导管、末级液体工质循环泵和连系循环泵的液体工质导管、汽化器、冷凝器应尽可能分别合并设计成一组或几组。

（2）单缸多组工程的设计

除（1）说明外，单缸多组工程的设计，遵从通用设计技术。

2，多缸同位多组工程

（1）图14是多缸同位单组工程剖面形象图。

多缸同位多组工程，以单缸多组工程为基础，是单缸多组工程的扩大和延伸。

多缸同位多组工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个图14在同一水平面上组成。

图14说明：图14以图11为基础，是图11的扩大和延伸。图14标号所代表的名称或设备同图11。同图11相比，图14中汽缸V（1～末）、异质液体工质交换仓V″（1～末）、连系V

（1～末）～V（1～末）的液体工质导管和工质开关的个数增加到与排液点h6（1～末）的个数相同。h0变更为h0（1）～h0（末），h0（1）～h0（末）成为各对应汽缸V1～V末的标高h0。除末级h0（末）外，h0（1）～h0（末-1）＝±0.00，而且都在同一水平面上，故称多缸同位。h0（末）的设计，可选用末级工质循环设计技术，也可采用保h4前提下的h0（末）一级升位技术，并在V″末中增设液体工质自动平衡导管（6），舍去图11的末级液体工质循环泵。气体工质导管延长了，气体工质开关的套数增加到与汽缸V1～V末的个数相同。把图14分解开来看，除气体工质和气体工质导管同各汽缸V1～V末相互间有连系，标高相等的剩余势能集聚储存库V″1～V″（末-1）可合并设计成一个整体外，各汽缸V1～V末之间，基本上都各自成为一个相对独立的，只有一个排液点的汽缸连通器。凡未涉及变更的设备，均与单缸单组工程相同。

由多个图14在同一水平面上组成的多缸同位多组工程，标高相等的势能集聚储存库V′（1～末）、剩余势能集聚储存库V″（1～末）、液体工质自动平衡导管（6）、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器应尽可能分别合并设计成一组或几组。

为了图面清晰，气体工质导管、工质开关、活塞在图17中均未画，具体设计气体工质导管时，按V1～V末的顺序依次相接。

（2）多缸同位单组工程的设计

（甲）除（1）说明外，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行需要，遵从通用设计技术，确定h0～h7、h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）、V（1～末）～V （1～末）等基础数据。

（乙）在（甲）的基础上设计h0（1～末）～h6（1～末）

采用末级工质循环设计技术时：

h0（2～末）＝h0（1）＝±0.00。h0～h7设计数据均由（甲）确定。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时，h0（末）变更为：

h′0（末）＝h4（末-1）-h6（末）+d′

公式-37

h′0（末）：h0（末）升位后的实际标高（m），〔h′0（末）+h4（末）+d′＜h6（末-1〕。h4（末-1）＝公式-21。h6（末）＝公式-14。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h0（末）变更为h′0（末）后，与其有关的设计数据，在（甲）所确定的基础数据上，遵从对应关系，都向上升高h′0（末），对应变更为h′1（末）～h′6（末）。工程运行时，排液点h6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″末;排液点h6（末）排出的液体工质V′末进入V″（末-1）。

（丙）在（甲）的基础上设计V（1～末）～V

（1～末）

采用末级工质循环设计技术时，V（1～末）～V

（1～末）的设计数据均由（甲）确定。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位技术时，V′（末-1）变更为V′（末-1）≥V′末，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

（丁）h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）的设计数据均由（甲）确定。

（申）液体工质自动平衡导管的设计

在V″末中增设液体工质自动平衡导管，上端高度与h′4（末）同高，管口上设有可供管子加高、降低的调控装置（图14中未画）;导管下端伸入V″（末-1），使V′（末-1）＞V′末的多余液体工质，及时自动地从V″末中导入V″（末-1）。

3，多缸异位多组工程

（1）图15是多缸异位单组工程剖面形象图

多缸异位多组工程，以多缸同位多组工程为基础，是多缸同位多组工程的扩大和延伸。

多缸异位多组工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个图15在同一水平面上组成。

图15说明：图15以图14为基础，是图14的扩大和延伸。图15标号所代表的名称或设备同图14。同图14相比，在图15的h0（1）～h0（末-1）中，有些h0不是设在±0.00上。故称多缸异位。图15的h0（末）可采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术，也可选用末级工质循环设计技术。图15中，除h0（1）、h0（末-1）、h0（末）的设计同图14外，h0（2）～h0（末-2）的设计，采用保h4前提下的势能二次集聚储存技术，使图15的水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管减少到只需一组。液体工质自动平衡导管（6）的设计个数增加到与h′0的个数相同。凡未涉及变更的设备，均与多缸同位单组工程相同。

由多个图15在同一水平面上组成的多缸异位多组工程，标高相等的势能集聚储存库V′（1～末）、剩余势能集聚储存库V″（1～末）、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器，应尽可能分别合并设计成一组或几组。

为了图面清晰，气体工质导管、工质开关、活塞在图15中均未画。具体设计气体工质导管时，按V1～V末的顺序依次相接。

（2）多缸异位单组工程的设计

（甲）除（1）说明外，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行需要，遵从通用设计技术，确定h0～h7、h耗、h′耗（1～末）、V（1～末）～V

（1～末）等基础数据。

（乙）在（甲）的基础上设计h0（1～末）～h6（1～末）

h0（1）、h0（末-1）、h0（末）的设计同图14。

h0（2）～h0（末-2）的设计：把图15的h0（2）～h0（末-2）中为求h6同h6（1）成水平相等而升位的h0命名为升位h（升0）;把保h4，同时又不升位的h0命名为原位h（原0）;一般情况下是把顺序在前的h0做为h（升0），把顺序在后的h0做为h（原0），那么，根据技术依据（十七），h（原0）对应的h（原6），必须≥h′（升0）对应的h′（升4）+d′，即：

h（原6）≥h′（升4）+d′  公式-38

h（原6）：同h（原0）相对应的原位h6标高（m）。h′（升4）：同h（升0）相对应的h（升4）升位后的实际标高（m）。d′：超h′（升4）的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h′（升0）＝h6（1）-h（升6）  公式-39

h′（升0）：h（升6）升位后的实际标高（m）。h6（1）＝公式-13。h（升6）：同h（升0）相对应的升位h6标高（m），由公式-15确定。

当h（升0）变更为h′（升0）后，与它相对应的h（升1）～h（升6），在（甲）所确定的基础数据上，遵从对应关系，都向上升高h′（升0），对应变更为h′（升1）～h′（升6）。

h（原0）～h（原6）的设计数据均由（甲）确定。

（丙）在（甲）的基础上设计V（1～末）～V

（1～末）

V′（原）≥V′（升），与其有关设计数据，遵从对应关系变更。V′（原）：同h（原0）相对应的h（原6）排液点排出的液体工质体积。V′（升）：同h（升0）相对应的h（升6）排液点排出的液体工质体积。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时，V′（末-1）≥V′末，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

其余V（1～末）～V

（1～末）的设计数据均由（甲）确定。

（丁）h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）和未涉及变更的设计数据均由（甲）确定。

（申）液体工质自动平衡导管的设计

液体工质自动平衡导管的设计与多缸同位单组工程的有关设计相同。但液体工质自动平衡导管的个数增加到与h′0的个数相同，h′0包括h′（升0）在内。h′（升0）上的液体工质自动平衡导管的上端标高与h′（升4）成水平相等，并设在V″（升）中;导管的下端伸入到V″（原）。

4，液下工程

（1）图16是液下多缸单组工程剖面形象图

液下工程，以多缸同位多组工程为基础，是多缸同位多组工程的扩大和延伸。

液下工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个图16在同一水平面上组成

图16说明：图16以图14为基础，是图14的扩大和延伸，图16标号所代表的名称或设备同图14。液下工程是设计在液下或水下的工程，所以也称它为水下工程。除h0（末-1）外，图16的h0（2）～h0（末）均采用保h4前提下的h0递增一级升位设计技术。h0（末-1）可采用图16的保h4前提下的h0（末-1）递增二级升位技术，也可选用末级工质循环设计技术。

图16中，除h′6（末-1）外，h′6（2）～h′6（末）＝h6（1）。除V′（末-1）外，V′1～V′末的水平面均在标高h6（1）上连成一体，组成液库。h0（1）设在-h6（1）处。凡未涉及变更的设备，均与图14相同。

由多个图16组成的液下工程，水平面（标高）相等的液库V′、剩余势能集聚储存库V″、标高相等的水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器，应尽可能分别合并设计成一组或几组。

为了图面清晰，气体工质导管、开关、活塞，在图16中均未画。具体设计气体工质导管时，应按V1～V末的顺序依次相接。

（2）液下多缸单组工程的设计

（甲）除（1）说明外，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行需要，遵从通用设计技术，确定h0～h7、h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）、V（1～末）～V （1～末）等基础数据。

（乙）在（甲）的基础上设计h0（1～末）～h6（1～末）

采用末级工质循环设计技术时：

h0（1）＝±0.00，h0（1）＝-h6（1）。

h′0（2）＝h0（1）+h′耗1

h′0（3）＝h′0（2）+h′耗2

h′0（4）＝h′0（3）+h′耗3

以此类推至h0（末）  公式-40

h0（1）：液库水平面下最深的标高h0（m），一般情况下为气体工质等温膨胀时这个汽缸的标高h0。h′0（2～末）：递增一级升位后h0（2～末）实际标高（m）。h′耗（1～末）：级差损耗（m）。

h0升位为h′0后，与其有关的设计数据h1（1～末）～h6（1～末），依据（甲）所确定的基础数据，遵从对应关系向上升高，对应变更为h′1（1～末）～h′6（1～末）。

采用保h4前提下的h0（末-1）递增二级升位设计技术时，h0（末-1）变更设计为：

h′0（末-1）＝h6（1）+〔h6（末）+h耗〕×1%

+h耗+d′-h6（末-1）

〔h′4（末-1）+d′≤h6（1）〕  公式-41

h′0（末-1）：递增二级升位后的h0（末-1）实际标高（m）。h6（1）＝公式-13。h6（末）＝公式-14。h耗：同图3说明中的h耗（m）。h6（末-1）：由公式-15确定。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h0（末-1）升位为h′0（末-1）后，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

（丙）在（甲）的基础上设计V（1～末）～V

（1～末）

当h0（末-1）采用保h4前提下的h0（末-1）递增二级升位设计技术时，V′（末-1）≥V′末。与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。h′6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″末，h′6（末）排出的液体工质V′末进入液库。

其余V（1～末）～V （1～末）设计数据均由（甲）确定。

（丁）h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）、由（甲）确定。凡未涉及变更的设计数据均由（甲）确定，凡涉及变更的设计数据，均遵从对应关系对应变更。

5，同P′常压工程

（1）前面所描述的单缸多组工程、多缸同位多组工程、多缸异位多组工程和液下工程，因其排液点h6（1～末）和V′1～V′末水平面上方、剩余势能集聚储存库V″1～V″末水平面上方的气体空间气体压强P′相等，而且均为大气压强（dtm），所以，上述四种工程又取名为同P′常压工程。

上述四种工程，如果剩余势能集聚储存库V″上有源源不断的自然液体工质资源保证供给，单位时间液体工质的供给量等于单位时间h6（1）排出的液体工质量V′1，如江河流水保证供给，那么，同P′常压工程和同P′常压技术就具有技术依据十二所描述的全部性能，即依托液体工质本身，集聚储存高温热源提供的能量，进而生产动力、电力。同P′常压工程，还可以用作提水灌溉或往水库中注水，用于储水储能等。如果液体工质数量固定，那么，就只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，而不具有储存能量的性能。

同P′常压工程，气体工质为全封闭循环。末级工质循环，可选用末级工质循环设计技术，也可采用保h4前提下的h0一级升位设计技术，或h0（末-1）二级升位设计技术。

6，同P′高压工程

同P′高压工程以同P′常压工程为基础，是同P′常压工程的扩大和延伸。

同P′高压工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个同P′高压单组工程在同一水平面上组成。

（1）图17是（多缸同位）同P′高压单组工程剖面形象图。

图17说明：图17以图14为基础，是图14的扩大和延伸。同图14相比，图17增设了V′1～V′（末-1）〔包括h6（1）～h6（末-1）在内〕和V″1～V″（末-1）上方各自连成一体的两个密闭高压气体空间“P′末”。在两个“P′末”上，各自增设了与V′1～V′（末-1）和V″1～V″（末-1）个数相同，位置相对应的高压气体空间维修口（24）（兼做液体工质添加口，简称维修口）、气压表（24）、调压阀（24）。两个“P′末”上各自增设了一个空气压缩机（23）。h9（1～末）：与V′1～V′（末-1）相对应的密闭高压气体空间“P′末”顶点标高。h5d′：与V″1～V″（末-1）相对应的密闭高压气体空间“P′末”顶点标高;h5d′＞h5，可把水轮机、发电机都设在“P′末”里面，也可分别把水轮机设在“P′末”里面，把发电机设在外面的常压空间中，水轮机传动轴的高低压结合处，采用高压润滑油密封技术（图17中未画）。液体工质上行导管变更为从各汽缸h0直通各h6。V″底下增设液体工质下行导管直通各汽缸h0，并在各液体工质下行导管上（标高h1上）设液体工质开关。因为设计P′末＝P′末＝P末，而P末＞dtm，所以称它为同P′高压工程。密闭高压气体空间“P′末”的压强允许值为：P末≥P′末＞dtm。“P′末”的性能在于稳定工程运行。在设备抗张性能允许前提下，“P′末”的空间容量越大，工程运行的稳定性能越好。采用单排液点技术时V′上方（包括排液点h6在内）的“P′末”可以不设。但水轮机出水口单位时间的出水量必须精确控制，使它第于单位时间排液点h6排出的液体工质量V′。

由多个图17组成的（多缸同位）同P′高压工程，压强相等的密闭高压气体空间“P′末”、P′末（压强）相等且标高也相等的V′、V″、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、空气压缩机、维修口、气压表、调压阀、汽化器、冷凝器，应尽可能分别合并设计成一组或几组。

采用双液体工质时，要同时采用h0下设置异质液体工质交换仓技术，1号液体工质的比重要小于2号液体工质。

同P′高压工程，二元工质均为全封闭循环。凡未涉及变更的设备和标号，均与多缸同位单组工程对应相同。

为了图面清晰，气体工质导管、活塞、工质开关，在图17中均未画。具体设计气体工质导管时，按V1～V末的顺序依次相接。

（2）（多缸同位）同P′高压单组工程的设计

（甲）除（1）说明外，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行需要，遵从通用设计技术，确定h0～h7、h耗、h′耗（1～末）、P（1～P）、V（1～末）～V

（1～末）等基础数据。

（乙）在（甲）的基础上设计h0（1～末）～h9

采用末级饱和汽降温降压技术时：

h0（2）～h0（末）＝h0（1）。

h1（1～末）～h3（1～末）由（甲）确定。

h4（1）＝P末×1%÷100Y+h1  公式-42

h4（1）：V″中液体工质水平面最低点标高（m）。P末：同公式-14中的P末（克/cm²）。Y：液体工质比重（克/Cm³）。hi：活塞升程设计最高点标高（m）。一般情况下，h4（2）～h4（末）＝h4（1）。

h5＝h4+d′  公式-43

h5：水轮机出水口标高（m）。h4＝公式-42。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h5d′＝h5+d′  公式-44

h5d′：V″上方密闭高压气体空间“P′末”顶点标高（m）。h5＝公式-43。d′：超h5的技术量（m），d′≥水轮机（发电机）机体高度。

h6（1）＝（p1-p末）÷100Y-h耗

h6（2）＝（p2-p末）÷100Y-h耗

h6（3）＝（p3-p末）÷100Y-h耗

以此类推至h6（末）  公式-45

h6（1～末）：做功端各排液点标高（m）。P（1～末）：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中对应点的压强（克/cm²）。Y：液体工质比重（克/Cm³）。h耗：同图3说明中的h耗（m）。

h9（1）＝h6（1）+d′

h9（2）＝h6（2）+d′

h9（3）＝h6（3）+d′

以此类推至h9（末-1）  公式-46

h9（1～末）：与V′1～V′（末-1）相对应的密闭高压气体空间“P′末”顶点标高（m）。h6（1～末）＝公式-45。d′：超h6的技术量（m），d′的取值根据可能确定。

h9（末）＝h9（末-1）。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时：

h′0（末）＝h4（1）+h耗+d′  公式-47

h′0（末）：h0（末）一级升位后的实际标高（m）。h4（1）＝公式-42。h耗：同图3说明中的h耗。d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0。

h′4（末）＝h′0（末）+h4（1）  公式-48

h′4（末）：与h′0（末）相对应的h4（末）升位后的实际标高（m），〔h′4（末）＜h6（末-1）〕。h′0（末）＝公式-47。h4（1）＝公式-42。

h′6（末）的设计：在h0（末）升位后，h6（末）也随之对应升位为h′6（末），但h′6（末）的液体工质导管在h′0（末）的上方拐一个180度弯，向下伸入V″（末-1）。

h′6（末）排出的液体工质V′末进入V″（末-1）;h6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″（末）。

（丙）在（甲）的基础上设计V（1～末）～V

（1～末）

采用末级饱和汽降温降压技术时：

V（1～末）～V （1～末）均由（甲）确定。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时：

V′（末-1）≥V′末。与其有关的设计数据遵从对应关系对应变更。其余V（1～末）～V （1～末）均由（甲）确定。

（丁）h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）均由（甲）确定。

在（乙）、（丙）中，凡涉及到变更的设计数据，与其有关的设计数据均遵从对应关系对应变更;凡未涉及变更的设计数据均与（多缸同位）同P′常压单组工程相同，并由（甲）确定。

（申）同P′高压工程主要优点是降低工程垂直高度。降低的高度＝P末÷100Y（参见公式-45）。本工程只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，不具有储存能量的性能。

V′1～V′末〔包括h6（1）～h6（末）〕、V″1～V″末上方各设“P′末”，P′末＝P′末＝P末〔P末≥P′末＞dtm〕，降低工程垂直高度，二元工质和双液体工质均为全封闭循环，是同P′高压工程的主要特征。

同P′高压工程技术，适用于各种类型的同P′常压工程。但在设计上，遵从对应关系对应设计。

7，异P′高压工程

异P′高压工程，以同P′高压工程为基础，是同P′高压工程的扩大和延伸。

异P′高压工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个异P′高压单组工程在同一水平面上组成。

（1）图18是（多缸同位）异P′高压单组工程剖面形象图。

图18说明：图18以图17为基础，是图17的扩大和延伸。同图17相比，图18把“P′末”变更为P′1～P′（末-1），P′（末-1）＝P′末＝P末。P′1～P′（末-1）：与P1～P（末-1）相对应的密闭高压气体空间和密闭高压气体压强。P′1～P′（末-1）被设计为与V′1～V′（末-1）〔包括h6（1）～h6（末-1）在内〕相对应的，相互独立的密闭高压气体空间。空气压缩机（23），维修口、气压表、调压阀（24）的设计个数变更为都与V′1～V′（末-1）的个数相同，并与P′1～P′（末-1）相配套。V″1～V″（末-1）上方的P′末连成一体，P′末＝P′末＝P末;空气压缩机（23），维修口、气压表、调压阀（24）的设计个数和设计方法同图17。

因为在P′中，P′1～P′（末-1）的压强值各不相同，又因为P′1～P′末＞dtm，所以称它为异P′高压工程。采用单排液点技术时，V′1～V′（末-1）上方的P′1～P′（末-1）可以不设，但水轮机出水口单位时间的出水量必须精确控制，使它等于单位时间排液点h6排出的液体工质量V′。

由多个图18组成的（多缸同位）异P′高压工程，气体压强相等的密闭高压气体空间、气体压强相等且标高也相等的V′、V″、水轮机发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、空气压缩机、维修口、气压表、调压阀、汽化器、冷凝器，应尽可能分别合并设计成一组或几组。

凡未涉及变更的设备和标号，均与（多缸同位）同P′高压单组工程对应相同。

（2）异P′高压单组工程的设计

（甲）除（1）说明外，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行需要，遵从通用设计技术，确定h0～h7、h耗、h′耗（1～末）、P（1～P）、V（1～末）～V （1～末）等基础数据。

（乙）在（甲）的基础上设计h0（1～末）～h9

采用末级饱和汽降温降压技术时：

h0（1～末）～h3（1～末）由（甲）确定。

h4（1）＝公式-42;h4（2）～h4（末）＝h4（1）。

h5＝公式-43。

h5d′＝公式-44。

h6（1）～h6（末-2）＝h6（末-1），h6（末-1）由公式-45确定。

h9（1）～h9（末-2）＝h9（末-1），h9（末-1）由公式-46确定。

采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时：

h′0（末）、h′4（末）、h′6（末）的设计与（多缸同位）同P′高压单组工程的有关设计对应相同。

（丙）在（甲）的基础上设计P′1～P′（末-1）

P′末＝P末，P末由（甲）确定。

P′（末-1）＝P′末＝P末，P末由（甲）确定。

P′1＝P1-h6（末-1）×Y÷10

P′2＝P2-h6（末-1）×Y÷10

P′3＝P3-h6（末-1）×Y÷10

以此类推至P′（末-2）  公式-49

P′1～P′（末-1）：与P1～P（末-1）顺序相对应的密闭高压气体空间的气体压强（公斤/cm²）。P1～P末：饱和汽等温膨胀，绝热膨胀过程中对应点的压强（公斤/cm²）。h6（末-1），由公式-45确定。Y：液体工质比重（克/Cm³）。

（丁）V（1～末）～V

（1～末）的设计，与（多缸同位）同P′高压单组工程的有关设计对应相同。

h耗、h′耗（1～末）、P（1～末）均由（甲）确定。

在（乙）、（丙）、（丁）中，凡涉及到变更的设计数据，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更;凡未涉及变更的设计数据，均与（多缸同位）同P′高压单组工程相同，并由（甲）确定。

（申）异P′高压工程的主要优点是最大限度地降低工程垂直高度，把h6（1～末）的标高设在同一水平面上。一般情况下，工程降低的高度＝P′1÷100Y（m），〔P′1：h6（1）上方密闭高压气体空间的气体压强（克/cm²）。Y：液体工质比重（克/Cm³）〕。

异P′高压工程的垂直高度与P′和h6的取值密切相关。在P末≥P′末＞dtm前提下，工程垂直高度与P′的取值成反比（P′包括P′1～P′末）;与h6的取值成正比〔h6包括h6（1～末）〕。工程垂直高度可以在P末≥P′末＞dtm前提下根据需要设计，先确定P′（1～末）或h6（1～末）的值，然后再计算与之相对应的h6（1～末）或P′（1～末）的值。

异P′高压工程，只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，不具有储存能量的性能。

V′1～V′末〔包括h6（1）～h6（末-1）在内〕上方分别设P′1～P′末，V″1～V″末上方合并设置P′末〔P末≥P′末＞dtm〕最大限度地降低工程垂直高度，二元工质和双液体工质均为全封闭循环是异P′高压工程的主要特征。

异P′高压工程技术，适用于各种类型的同P′常压工程。但在具体设计上，遵从对应关系对应设计。

8，配套工程

配套工程是指用系列系统工程同其它行业工程相配套的工程。如选择相应的系统工程同化工工程相配套，即为配套工程。

在化工工程和其它行业工程中，有许多设备的性能和工艺过程是把温度较高的汽态半成品经过冷凝、加压后加工（液化）成液态产品的。如液化气的生产、石油化工工程中燃料油的生产等，都有这种设备和工艺过程。

温度较高的汽态半成品，在冷凝液化前不仅具有饱和汽体积，而且还具有饱和汽压强。选择与本发明相适应的系统工程，按二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术，选择与汽态半成品相适应的液体工质或双液体工质（以不影响液态产品的质量为前提），把化工工程或其它工程中的冷凝加压设备免去，把汽态半成品导管同本发明系统工程中的气体工质导管相连接，这样，汽态半成品就可以被利用，做为本发明系统工程运行的气体工质。经系统工程等温膨胀，绝热膨胀做功后进入冷凝器的汽态半成品，在冷凝器中液化，被加工成液态产品后输出。汽态半成品源源不断地进入系统工程的气体工质导管，液化后的液态产品源源不断地从冷凝器中输出。这样，就可以把化工工程和其它工程的汽态半成品的冷凝加压液化过程，变成势能生产和汽态半成品的冷凝加压液化过程。既不影响液态产品的生产和液态产品的质量，又可以从中获得动力和电力。

配套工程，由于它的气体工质来源于其它工程液态产品前的汽态半成品，而汽态半成品冷凝液化后又做为液态产品输出，因此，做为配套工程的系统工程，其高温热源和汽化器、冷凝器中的液态气体工质循环泵自然免去，液态气体工质添加口变更设计成液态产品输出口。

七，储冰储能、采冰取能技术

在常年高寒地区或冬季高寒地区，利用高寒气温条件和有利地形，建造大型冰库，用江河流水等流水生产冰，储冰于大型冰库之中（冰库为非耗能或极少耗能冰库，主要靠绝热材料保温和冰的溶解热本身来维持冰的储存时间）。根据系统工程运行需要或季节变化，环境气温上升需要，取冰库中的储冰或开采冰川和南北极的冰做低温热源。

以同P′常压工程为例：设气体工质为二氧化碳，质量为1公斤。饱和汽T1＝15℃，查附表得15℃时P1＝51930克/cm²、V1＝6323000Cm³/公斤。饱和汽T末＝2.5℃，查附表得2.5℃时P末＝37950克/cm²、Q2＝53.98千卡/公斤。低温热源为冰的溶解热，质量为1公斤，已知冰的溶解热Q1＝80千卡/公斤。高温热源满足T1时的饱和汽汽化热。2号液体工质为水，比重Y＝1克/cm。d′＝5（m）。h耗＝2（m）。V′1上方的P′＝dtm。V″1上方的P″＝dtm。能量计算范围，饱和汽（T1）等温膨胀时得到的液体工质势能W（千克m/秒），那么，由以下公式便可求得：

W＝〔（P1-P末×101%-P′+P″）÷100Y-d′-h耗〕×V1×Y÷1000×（Q1÷Q2）

公式-50

W＝〔（51930-37950×101%-dtm+dtm）÷100×1-5-2〕×6323000×1÷1000×（80÷53.98）

≈1209995千克m/秒

也就是说，当高温热源满足二氧化碳15℃时的饱和汽汽化热需要时（这是极容易做到的事），利用1公斤冰的溶解热（只计算等温膨胀时释放出来的能量），就可以获得120万千克m/秒的势能。

储冰储能、采冰取能技术，实质上是在利用大自然的气候规律和气温条件，生产、储存人造煤炭和石油。南北极有可能成为人类重要的天然能源生产基地，人类正在谋求的从南北极采冰，以供淡水需求的设想，也将一举两得，既得淡水又得能源。

用冰做低温热源时，可分级利用。如首先利用冰的溶解热为第一级低温热源，然后再利用冰溶解后的，0℃低温水为第二级低温热源。条件允许时，其它低温热源也可分级利用。采用分级利用低温热源技术时，各分级系统工程可选择与之相适应的不同质气体工质和液体工质。

本发明高温热源和低温热源温度＜常温时，从温度上讲，高温热源与低温热源没有绝对区分界限。如上例，T1＝15℃，也就是说比15℃高一点的热源就可做为高温热源;换一个场合，如果利用30℃的温泉地热资源做高温热源时，那么，15℃的热源又可以做为低温热源。因此，在本发明中，在温差≥T限前提下，高低温热资源可以综合分级利用，在此可为高温热源，在彼又可为低温热源;在此为低温热源，在彼又可为高温热源。综合分级利用高低温热资源时，各分级系统工程可选择与之相适应的气体工质和液体工质。

迄今为止，以消耗矿物燃料为代价的动力电力生产，都以谋求高温热源（矿物燃料的开采、生产和提高高温热源温度）为立足点。而本发明的动力电力生产，则以谋求低温热源（低温热源的开采、生产、储存）为立足点。矿物燃料，在地球上尽管目前的资源还很丰富，但并非取之不尽、用之不竭。总有一天，它会因人类不间断地大量开采而走向枯竭。能源危机的出现，从一定角度上反映了矿物燃料（资源）的枯竭趋势。因此，本发明的普遍运用和推广，将有可能为人类最终功克能源危机找到一条新途径。而且还因为它不需要燃烧燃料，气体工质为全封闭循环，液体工质也可设计成全封闭循环而成为一个清洁的，无污染的动力电力生产过程。

八，前景技术

图4是

形连通器剖面形象图，同时也是

形汽缸连通器剖面形象图。

（一）

形连通器和

形汽缸连通器说明：

1，

形汽缸连通器剖面形象图说明同图4说明。不同点在于把密闭备用空间（15）变更为巨型汽缸（活塞未画）。

2，图4是单组

形（汽缸）连通器剖面形象图，需要时，可由多个图4在同一水平面上组成一个

形（汽缸）连通器工程，各密闭备用空间可设通道和密封门相互贯通，以备连续、循环运用。如果材料、设备的抗张性能允许，单个

形（汽缸）连通器密闭备用空间（15）的容量也可根据需要设计。当

形连通器用做

形汽缸连通器时，只需把图4的液体、气体添加口（18）变更为气体工质导管，并遵从通用设计技术设计即可。在设备垂直高度允许前提下，h6（末）可设计在≤h0的任意点上。

3，密闭备用空间的性能与巨型汽缸的性能相同。需要时，可选用无活塞技术、片形、气包形、罩形活塞技术。采用罩形活塞技术时，遵从罩形活塞设计技术;汽缸（密闭备用空间）的设计建造要与之相配套;公式-17中，d的取值应为d≥dtm÷100Y（dtm：大气压强克/cm²。Y：1号液体工质比重克/Cm³）。采用无活塞、片形、气包形、罩形活塞技术时，必须遵循二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术。

（二）

形连通器和

形汽缸连通器性能

1，

形连通器性能同技术依据（十一）。它可以为需求相对低压空间、相对真空空间、有限时间内存在的低于周围环境温度的相对低温空间的有关科学技术的实施和进步，提供新的方法和手段。

2，用做 形汽缸连通器时，在依次降低（h0以下设置的）排液点h6的同时，能够使汽缸中饱和汽压强≤常压或P′的饱和汽继续绝热膨胀做功;如果h0上方的汽缸（密闭备用空间）容量允许、绝热性能允许，那么，饱和汽绝热膨胀做功可以直至饱和汽压强趋近于零。

3，用做

形汽缸连通器时，在依次降低（h0以下设置的）排液点h6的同时，能够使液体（常压下的）沸点温度依次降低，使液体在低于（常压下的）沸点温度的条件下沸腾汽化，获得饱和汽和能量。

（三）当大容量巨型汽缸或密闭备用空间中设有立柱或组装式立柱时，采用罩形活塞技术需把罩形活塞变更设计成组装式罩形活塞;组装式罩形活塞以罩形活塞为基础，在与立柱相对应的活塞面下，增设与立柱柱体相对应，并相适应的金属套筒，金属套筒同活塞面相通，套筒的顶端与活塞面连成一体，连接点满足密封要求;立柱周围设有1号液体工质环形储存仓、环形槽和环形外挡墙，金属套筒和环形储存仓、环形槽、环形外挡墙的设计技术和设计方法与罩形活塞有关设计技术和设计方法对应相同。

巨型汽缸或密闭备用空间的顶端可根据不同用途设计，用做汽缸时，与传统型或巨型汽缸的设计相同，用做密闭备用空间时，顶端变更设计为一个液体、气体添加口和开关;液体工质导管从h0往下设置，液体工质导管在排液点h6的下方拐一个180度弯，使管口朝上，做为非密闭端;排液点h6可设无数个，但实用个数据需确定，排液点就是非密闭端管口水平面上的所有点;液体工质导管中的液体工质开关，它的设计标高与导管拐弯起点处的标高相同;h1～h6（1～末）的设计：h1＞h0＞h6（1）＞h6（2）……＞h6（末），h1：活塞升程设计最高点或汽缸、密闭备用空间顶点标高，h0：活塞降程设计最低点或汽缸、密闭备用空间中的液体工质水平面最低点标高，h6（1）～h6（末）：h0以下依次降低的各排液点标高，h1～h6（1～末）的具体设计遵从通用设计技术对应设计。

九，补充说明

（一）

形汽缸连通器

在U形连通器液体工质导管的一端安上汽缸、活塞，液体工质导管与汽缸底部相接，并与汽缸相通。

在气体工质导管上，设备用排气管（7）和（进气、出气、排气）三个气体工质开关。

在液体工质导管标高h1上，设一个液体工质开关。

传统型汽缸连通器如果采用无活塞技术，二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术必须全部保留。

（二）剩余势能集聚储存库

h4（1～末）确定后，V″（1～末）的设计建造就由h4（1～末）和V″（1～末）的设计容量决定;剩余势能集聚储存库库底，设一个以上或与V″（1～末）个数相同、位置相对应的液体工质下行通道和液体工质开关，与V

（1～末）相连通。

（三）液体工质的选用

饱和汽等温膨胀时的压强越大、T限的值越大，越应选择比重大的液体工质。

（四）单排液点技术

采用单排液点技术时，工程只设计建造单排液点h6（1）所需的一级设备，其余各级设备免去。

（五）末级饱和汽降温技术

采用末级饱和汽降温技术时，工程的末级设备免去。

（六）工质开关的设计

活塞上附设工质开关启动器时工质开关的设计要与之相适应，比如把气体工质开关设在汽缸盖的气体工质导管或通道上

（七）多缸同位多组工程

采用h0（末）一级升位设计技术时，V′（末-1）和V″末连成一体，有关设备的设计与h6（末-1）和h′4（末）相适应;V′末和V″（末-1）连成一体，有关设备的设计与h′6（末）和h4（末-1）相适应。

凡未涉及变更的设备、设计数据和设计方法，均与单缸单组工程相同，并遵从通用设计技术;凡涉及变更的设计数据，与之有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

（八）多缸异位多组工程

h′（升6）排出的液体工质V′（升）进入V′1，V′（升）和V′1连成一体，有关设备的设计与h′（升6）和h6（1）相适应;h（原6）排出的液体工质V′（原）进入V″（升），V′（原）和V″（升）连成一体，有关设备的设计与h（原6）和h′（升4）相适应。

凡未涉及变更的设备、设计数据和设计方法，均与多缸同位单组工程相同，并遵从通用设计技术;凡涉及变更的设计数据，与之有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

（九）液下工程

凡未涉及变更的设备、设计数据和设计方法，均与多缸同位单组工程相同，并遵从通用设计技术;凡涉及变更的设计数据，与之有关的设计数据，遵从对应关系对应变更。

（十）同P′高压工程和异P′高压工程

V′末与V″（末-1）上方的密闭高压气体空间P′末合成一体;V′（末-1）与V″末上方的密闭高压气体空间P′末合成一体。

V″上方的密闭高压气体空间P′，包括水轮机出水口周围气体空间P′，在P′中，一般情况下它们的高压气体压强值相等;为了把V″上方的P′同V′上方的P′区别开来，V″上方的P′可记作P″。

V″上方的密闭高压气体空间P′，一般情况下必须设置。因为，对于水轮机出水口排泄液体工质来说，在压强相等条件下，气体的阻力要比液体的阻力小。如果不去考虑这个因素，V″上方的P′也可以不设。

在同P′高压或异P′高压工程设计中，凡提到V′上方或V″上方的P′可以不设，指的是密闭高压气体空间P′中的气体空间部分可以不设，但密闭高压空间中的液体工质空间必须保留。

（十一）公式-50

饱和汽绝热膨胀过程中各对应级生产的势能量计算式同公式-50，但公式-50中的末项，即×（Q1÷Q2）舍去，P1变更为P（2～末）、V1变更为V′（2～末）、W变更为W（2～末），系统工程生产的势能总量等于W和W（2～末）的总和。

（十二）同步液化工程

（1）图19是同步液化单组工程剖面形象图。

同步液化单组工程，以

形汽缸连通器为基础，是

形汽缸连通器的扩大和延伸。

同步液化工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个同步液化单组工程在同一水平面上组成。

图19说明：动力缸（1）。中介缸及其活塞（2）。液化加压缸及其活塞（3）。势能生产缸及其活塞（4）。多活塞组合固定横担（6）。工质开关（5）。液体传压导管（7）。进液导管（8）。排液导管（9）。

在

形汽缸连通器做功端上，安一个密闭传统型活塞，做为中介活塞（2）：把 形汽缸连通器中的汽缸做为动力缸（1）;在中介活塞的顶端设一个多活塞组合固定横担（6）;并同中介活塞密切相连;在多活塞组合固定横担的上方，以中介活塞为中点，对称设置一个气体工质液化加压活塞（3）;以液化加压活塞为中点，在多活塞组合固定横担上方的两端，对称各设一个势能生产活塞（4）（情况允许或需要时，势能生产活塞和与之相配套的汽缸可设1个或两个以上）;多活塞组合固定横担上方的三个活塞，均为传统型活塞，并同多活塞组合固定横担密切相连;三个活塞上方，水平设置三个传统型汽缸，即一个气体工质液化加压缸（3）和两个势能生产缸（4）与之相配套;中介活塞、多活塞组合固定横担、气体工质液化加压活塞、两个势能生产活塞、以及同各活塞相配套的汽缸，组成 形活塞系统;气体工质液化加压缸上，设液体传压导管（7）;两个势能生产缸上，设与水轮机出水口下设置的液体工质储存库（图19中未画）相连系的排液导管（8）和与势能集聚储存库（图19中未画）相连系的排液导管（9）;进液导管和排液导管上，各设一个（反向）液体工质（内）开关;由上述结构和设备组成同步液化单组工程A半组系统;同步液化单组工程由A半组系统和B半组系统组成，B半组系统的结构和设备与A半组系统的结构和设备相同，并同A半组系统相对称，设置在同一水平面上;A半组的液体传压导管（7）与B半组的液体传压导管（7）相连接;A半组和B半组的排液导管（9），在工质开关（5）的上方，可合并设计成一个整体;工程运行时，A半组的

形活塞和B半组的

形活塞呈反向运动;为了便于从整体上直观地了解同步液化单组工程，图19中的A半组和B半组

形活塞系统以

形对称排列，若从平面上看，即为

形对称排列;但在系统工程设计时，可以不取这种排列形式，改取为平面 形对称排列;在动力缸（1）上，需设一个液体工质添加口（图19中未画）;在动力缸（1）的下方，需要时可设一个液态气体工质分离器和导管与冷凝器相连接（图19中未画）;如果中介缸及其活塞的精密度高，气体工质在P1条件下做功时不漏气，气体工质对汽缸活塞无腐蚀性，那么，动力缸（1）也可不设，而把中介缸（2）直接做为动力缸;在传压导管（7）上，设一个传压液体添加口（图19中未画）;排液点、势能集聚储存库、水轮机、发电机、连系水轮机和势能集聚储存库的液体工质下行导管在图19中均未画;同步液化工程属于同P′常压工程，主要特点是增加了

形活塞系统和 形活塞技术，免去剩余势能系统和剩余势能技术。

（2）h0～h6的设计

h0＝±0.00，h0为中介活塞降程最低点时的活塞底平面标高。

h1：中介缸上平面标高，由中介缸设计高度确定。

h4＝h1+中介活塞高度+多活塞组合固定横

担高度-d  公式-51

h4：液化加压缸以及势能生产缸底平面标高（m）;d：活塞运行过程中，汽缸含活塞最短时的技术允许长度。中介缸及其活塞的高度＝液化加压缸及其活塞的高度＝势能生产缸及其活塞的高度。

h5＝h4+d+势能生产缸高度+d′

公式-52

h5：水轮机出水口标高（m）：h4和d同公式-51中的h4和d;d′：技术量，一般情况下5＞d′＞0。

h6＝〔P1-P′-P荷-（P末×101%-

P′-P荷）〕×1000×S1÷〔（S3+

S4）×Y×100〕+h4+d-h耗

＝〔P1-P末×101%〕×1000×

S1÷〔（S3+S4）×Y×100〕

+h4+d-h耗  公式-53

h6：排液导管上的排液点标高（m），排液点应留有可供据情调控的升降余地。P1：饱和汽等温膨胀时的压强（克/cm²）;P′：中介缸上方气体空间的气体压强（克/cm²）;P荷（克/cm²）＝

形活塞重量（克）÷中介活塞横截面面积（cm²）;P末：饱和汽液化还原时的压强（克/cm²）;S1：中介活塞横截面面积（cm²），S1＝S2，S2为液化加压活塞横截面面积;S3：液化加压活塞左边的势能生产活塞横截面面积（cm²），S3＝S4;S4：液化加压活塞右边的势能生产活塞横截面面积（cm²），S4＝S3;Y：水轮机出水口排出的液体工质比重（克/Cm³）;h4和d同公式-51中的h4和d;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m），h耗＞0;h4以下的负背压（液柱）压强忽略不计，所有活塞在做功过程中与汽缸的摩擦阻力均忽略不计。

从公式-53中可以得到同步液化工程和同步液化技术的基本性能，即当P1、P末、S1、Y、h4、d、h耗一定时，h6的值与S3+S4的取值成反比;当〔P1-P末×101%〕×1000×S1的值一定时，无论它的值是大还是小，均可通过增大或缩小S3+S4的取值，即增大或缩小（增多或减少）势能生产活塞的横截面面积（势能生产活塞的个数）来最大限度地降低或提高系统工程的垂直高度，把h6设在人们所需要的高度上;它还可以把压强不同的饱和汽同时做功时的h6设在同一水平面上，把温差极限值T限降到最低限度;但无论是增大还是缩小S3+S4的取值，系统工程生产的势能量不变。

（3）液化加压缸和液体传压导管中的传压液体使用量的设计

V＝V1+V2+V3-V2＝V1+V3

公式-54

V：单组工程传压液体使用量（m³）;V1：A半组液化加压缸的工作容量（m³），V1＝V2;V2：B半组液化加压缸的工作容量（m³），V2＝V1;V3：除V1、V2外，液体传压导管的液体工质容量（m³）。

（4）水轮机出水口单位时间的出水量≤排液点h6单位时间排出的液体工质量。

（5）势能集聚储存库、水轮机出水口下设置的液体工质储存库的容量根据需要设计;汽缸连通器中的动力缸、汽化器、冷凝器和系统工程生产能力的设计，遵从通用设计技术。

由多个同步液化单组工程组成的同步液化工程，势能集聚储存库、水轮机出水口下设置的液体工质储存库、水轮机、发电机、连系水轮机和势能集聚储存库的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器应尽可能分别合并设计成一组或少数几组。

前面所述的同步液化工程和同步液化技术，只能集聚储存利用气体工质等温膨胀时释放出来的能量，若想同时集聚储存利用气体工质绝热膨胀时释放出来的能量，必须依据饱和汽T、P、V对应关系下的对应值，遵循同步液化工程和同步液化技术的基本性能对应设计。同步液化技术，可用来设计液下工程。

十，总说明

（一） （

）形（汽缸）连通器和 形（汽缸）连通器技术，是势能生产技术的核心。

（二）二元工质是

形（汽缸）连通器性能的特定依托媒介。

（三），二元工质特定选择技术，使巨型汽缸的制造成为可能，并提供科学依据。

（四）双液体工质和双液体工质特定选择技术，可减少1号液体工质的使用量，可广泛采用自然资源丰富，数量巨大，易于获得的2号液体工质做为1号液体工质不足部分的替代和补充。汞和常温下的液态金属是最理想的1号液体工质。

（五）巨型汽缸及其性能，是传统型汽缸及其性能的扩大和延伸。（ 形）巨型汽缸连通器，能集聚储存饱和汽等温膨胀、绝热膨胀做功时释放出来的全部能量，直至饱和汽压强趋近于零。

（六）传统型活塞适用于传统型汽缸，二元工质特定选择技术免去。

（七）气包形活塞适用于巨型汽缸，二元工质特定选择技术免去。

（八）无活塞技术适用于巨型汽缸，但必须采用二元工质特定选择技术。

（九）片形活塞技术适用于巨型汽缸，可最大限度地减少二元工质的直接接触面，可附设工质开关启动器，但必须采用二元工质特定选择技术。

（十）罩形活塞技术适用于巨型汽缸，可最大限度地减少二元工质的直接接触面，可附设工质开关启动器，1号液体工质比重大于2号液体工质比重时，可最大限度地减少1号液体工质的使用量，但必须采用二元工质特定选择技术。

（十一）异质液体工质交换仓技术，可减少1号液体工质使用量，可用它来担任液体工质隔离防腐技术。

（十二）剩余势能技术，为气体工质的液化还原提供替代机械能。

（十三）通用设计技术、为系列系统工程的设计、建造提供一般方法和基础数据。

（十四）单缸多组工程、多缸同位多组工程、多缸异位多组工程、液下工程、同步液化工程均属于同P′常压工程，气体工质全封闭循环，均具有集聚储存能量，进而生产动力电力的性能。它们可为不同地理条件、不同热资源状况下的系统工程的设计、建造提供选择余地。

（1）单缸多组工程，汽缸的使用量较少。

（2）多缸同位多组工程，汽缸的使用量较多。

（3）多缸异位多组工程，除同（2）外，采用势能二次集聚储存技术，把排液点h（升6）设计在与h6（1）同高的同一水平面上，使系统工程水轮机的设计、建造减少到只需一组。

（4）液下工程，设计建造在液下或水下，除同（2）外，可供开发利用海水温差能，设计建造系统工程时选用。

（5）同步液化工程，除同（1）或（2）外，传统型汽缸以及活塞的使用量大，可最大限度地提高或降低系统工程设计建造的垂直高度，把排液点h6设在人们所需要的高度上，把压强不同的饱和汽同时做功时的排液点h6设在同一水平面上，把温差极限值T限降到最低限度，可提高气体工质（汽化-液化还原-汽化）循环速度，进而提高系统工程的运行速度，可用于液下工程的设计建造。

（十五）同P′高压工程和异P′高压工程，气体工质和液体工质均为全封闭循环，只具有集聚能量的性能，不具有储存能量的性能，可降低或最大限度地降低系统工程设计建造的垂直高度，可把排液点h6设在同一水平面上。

（十六）配套工程，为利用工业生产中液态产品前的汽态半成品所具有的能量，提供新技术。

（十七）储冰储能、采冰取能技术，充分利用大自然气候规律和气温条件，把普适温差能发电技术引入更深的层次。

（十八）

形汽缸连通器，除同（一）外，可为需求相对低压（低于常压）空间、相对真空空间、有限时间内存在的（低于周围环境温度）相对低温空间的有关科学技术的实施和进步提供新的方法和手段。

（十九）从广义上看，普适温差能发电技术，也可称之为普适温差能利用技术。

申请文件说明

申请文件说明，包括说明书、说明书摘要和权利要求书。

普适温差能发电技术，有可能关系到国家重大经济利益。为使国家利益不受损失，发明人的发明、创造实践，是在完全保密的情况下，利用业余时间进行的，总共用了整整二十年时间。

本发明涉及国民经济重要领域-能源生产和动力电力生产，并将促进和加快能源结构的转换。但技术难度不大，一经公开，无论是在国内还是在国外，应用和推广都很容易。因此，发明人对保守技术机密持特别慎重态度，始终坚持，未经国家允许，不向任何外人透露本发明技术机密。二十年来，发明人在非常艰难的条件下克服困难，进行发明创造实践，包括从零开始学习申请文件的打字、印刷技术。现在递交的这两份申请文件，是发明人从今年四月开始自己动手学习打印的。

目前，各单位基本上已不再使用字高0.3cm或0.4cm的打字机，发明人所用的打字机，是借单位用坏后不用的打字机。由于缺字和打字机毛病，加上发明人打印技术原因等，所打印的这两份申请文件，发明人虽已尽了自己的最大努力，但还是自知与申请文件的打印质量要求相差很远。如汽缸的“缸”字，因缺字，用了两个字的偏旁“缶”和“工”打成;雏形的“雏”字，因缺字，只好用手写;V′、V″、V

等字的符号“′″

”，因铅字中没有这样的符号只好用手写上;毛病最多的是许多字字迹打印得模糊不清。因此，对于申请文件来说，做为文件内容，它是发明人向祖国报告并申请专利的发明创造成果;做为文件本身，它差不多只能起文件清样的作用，需要时，在有关规定允许前提下应重新打印出符合要求的申请文件。

结构和撰写专利申请文件专业性强，发明人这方面的专业知识懂得太少，特别是权利要求书的结构和撰写则更为困难。在文件打印过程中，虽经多次校对、修改，但打印后再校对时，又发现有些内容漏掉了，必须加以补充。所以，在说明书和权利要求书中，都把需要补充的内容单独列为一项，放在最后。因此，文件的结构和撰写，发明人自知也一定是很不符合要求的。一定会有该写上的没有写上，该详细描述的没有详细描述，而不该写上的却写上了。这些不足，只能在国家利益需要和专利法允许前提下，由发明者本人或委托代理人来完善。

二十年来，发明人的发明创造实践，曾经得到过许多支持和帮助：一九七三年六月得到过中国科学院有关部门的热情复信和指点;一九七四年元月得到过河北省机械研究所的热情复信鼓励和理论上的指点帮助;一九八九年二月得到过国家能源部科技司的热情复信和指点;一九八九年十一月先后两次得到过国家专利局审查一部受理处的热情复信和指导，以及随信寄来的专利申请文件撰写示例。发明人现在所递交的申请文件，就是参照专利申请文件撰写示例，反复结构和修改原文后形成的。可以说，如果没有国家专利局审查一部受理处寄来的专利申请文件撰写示例，就没有发明人现在所递交的申请文件的形成。上述单位的复信，有些是发明人直接给该单位写信时得到的热情复信;有些是发明人给党和国家领导机关、党和国家领导人写信报告并请求帮助时，有关单位把发明人的信转给上述单位后，发明人得到的热情复信。以上单位和以上单位中的工作人员，他们对工作极端负责任，对同志、对人民极端热忱，无愧为党和政府联系人民群众的桥梁。发明人借此机会向他们表示最衷心地感谢！

Claims (43)

1、普适温差能发电技术，属于温差能开发利用动力电力生产技术；本技术旨在普遍开发利用再生能源中的温差能，最大限度地控制、利用自然环境中普遍存在的低温差流体之间和低温差环境之间自发进行的热平衡过程，变自发然平衡过程为受控能量转换过程，生产有工业价值的动力电力，并为有关科学技术的实施和进步提供新的方法和手段，本发明的特征是

形汽缸连通器和势能生产技术、热能-势能-机械能-电能转换技术、剩余势能集聚储存库和剩余势能技术、系列系统工程通用设计技术、系列系统工程和系列系统工程技术、储冰储能和采冰取能技术、

形汽缸连通器和前景技术。

2、根据权利要求1所述的

形汽缸连通器，其特征是U形连通器液体工质导管（6）的一端安上汽缸、活塞，液体工质导管与汽缸底部相连接，并与汽缸（1）相通，另一端向上（不一定垂直）加高到与排液点标高h6所需高度，做为做功端;在液体工质导管标高h1上，设一个液体工质开关（5）;需要时，在液体工质导管标高h2～（＞h3，＜h4）段上，设异质液体工质交换仓V （1～末）;在标高＞h3、＜h4段上，分支液体工质上行导管（6）和液体工质开关（5）的个数增加到与排液点h6（1）～h6（末）的个数相同，各液体工质上行导管的顶端高度与各排液点标高h6（1）～h6（末）对应同高;排液点h6可设一个，也可设无数个，但实用个数据需确定;在排液点h6（1）～h6（末）下，设液体工质势能集聚储存库V′1～V′末;汽缸上，设汽缸壁与汽缸盖组合连接点（2）;需要时，活塞上可附设工质开关启动器（4）;在气体工质导管（6）上，设备用排气管（7）和（进气、出气、排气）三个气体工质开关（5）;标高h0、h1、h2、h3、h6（1）～h6（末）、h7、h耗、h′耗1～h′耗末、汽缸工作容量V（1～末）、各排液点h6排出的液体工质量V′1～V′末、各对应势能集聚储存库工作容量V′1～V′末、异质液体工质交换仓V （1～末）工作容量的设计和计算公式：

h0＝±0.00，h0：活塞降程设计最低点标高（m）;

h1＞h0，h1：活塞升程设计最高点标高（m），由汽缸的设计高度确定;

h2＞h1，h2：1号液体工质液柱最低点水平面标高（m），由1号液体工质资源量决定;

h3＞h2，h3：1号液体工质液柱最高点水平面标高（m），由1号液体工质资源量和V

（1～末）的h2～h3段的水平横向、垂直竖向容量决定〔h4（1～末）＞h6（末）＞h3＞h2＞h0或h0＞h3＞h2〕;

h6（1）＝h7-h耗＝（P1-P′）÷100Y

-h耗  公式-13

h6（1）：做功端第一个排液点标高（m）;h7＝（P1-P′）÷100Y（m）;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;P1：饱和汽等温膨胀时的压强（克/cm²）;P′：h6上方气体空间的气体压强（克/cm²）;Y：液柱的液体比重（克/cm³）;（按公式列好式子后，把式子中各项的单位都舍去，求出结果后再写上所求的单位;下同）

h6（末）＝（P末-P′）÷100Y-h耗

公式-14

h6（末）：做功端最后一个排液点的设计标高（m）;P末：绝热膨胀到设计终点时的饱和汽压强（克/cm²）;P′、Y、h耗：同公式-13中的P′、Y、h耗;

h6（2）＝h6（1）-h′耗1

h6（3）＝h6（2）-h′耗2

h6（4）＝h6（3）-h′耗3

以此类推至h6（末）  公式-15

h6（2）～h6（末）：除第一个排液点外，其余各排液点的对应标高（m），〔h6（1）-h6（末）〕＝h′耗1+h′耗2+h′耗3+……h′耗末;h′耗（1～末）：各对应级的级差损耗（m），〔h′耗（1～末）＞h耗＞0〕

V（1～末）＝V′1+V′2+V′3+……V′末

公式-16

V1：一般情况下为饱和汽等温膨胀体积或称等温膨胀量，V1＝V′1;V′1～V′末：做功端各排液点h6（1～末）排出的液体工质体积;

V′（1～末）＝V （1～末）＝V（1～末）异质液体工质交换仓的设计：

h2、h3可在≥h0上设置，也可在＜h0上设置;在＜h0上设置时，h2为h（-2）、h3为h（-3），h（-3）＞h（-2），液体工质导管的下端管口设在导质液体工质交换仓的底部，1号液体工质比重＜2号液体工质比重，V

（1～末）的设计容量＞汽缸的设计容量;用1号液体工质兼做汽缸中的液体工质隔离防腐技术时，汽缸的设计容量＞工作容量，V

（1～末）的设计容量＞汽缸的设计容量，1号液体工质使用量＞汽缸的设计容量，＜V

（1～末）的设计容量;

形汽缸连通器包括传统型汽缸连通器和巨型汽缸连通器。

3、根据权利要求2所述的传统型汽缸连通器和巨型汽缸连通器，其特征是传统型汽缸和巨型汽缸。

4、根据权利要求3所述的传统型汽缸，它的汽缸和活塞同蒸汽机的汽缸活塞相同，其特征是活塞上不设连杆;需要时可在活塞上附设工质开关启动器;气体工质和液体工质没有直接接触面，二元工质特定选择技术免去;采用双液体工质时，双液体工质特定选择技术（2）、（3）、（5）保留，资源少的液体工质比重要＞资源多的液体工质比重，其余免去;采用无活塞技术时，汽缸中不设活塞，二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术全部保留;采用片形活塞时，二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术全部保留。

5、根据权利要求3所述的巨型汽缸，其特征是汽缸的抗张强度允许前提下，汽缸的圆筒形横截面半径和长度可按需要设计制造，不受限制;汽缸的筒形形状不受圆筒形限制，可按需要设计制造成正方筒形、长方筒形或多边筒形;与巨型汽缸相配套的活塞，可采用无活塞技术、片形活塞技术、气包形活塞技术和罩形活塞技术。

6、根据权利要求4和5所述的无活塞技术，其特征是汽缸中不设活塞，但以满足二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术为前提，而且汽缸周围和汽缸中的液体工质温度要≥汽缸中的饱和汽等温膨胀时的温度。

7、根据权利要求4和5所述的片形活塞技术，其特征是活塞分两层，上层是绝热材料制造的绝热层，下层是金属材料制造的金属层;需要时可在活塞上附设工质开关启动器;活塞的平面形状与巨型汽缸的筒形横截面形状相同;活塞壁同汽缸壁之间留有空隙，一般情况下空隙≥0.2cm即可，最大限度减少气体工质和液体工质直接接触面;可在活塞的上平面上（下平面下）附设储气仓，使活塞的重量+活塞体积＜汽缸中的液体工质比重，活塞在汽缸中始终飘浮在液体工质的液面上。

8、根据权利要求5所述的气包形活塞技术，其特征是活塞用抗折、抗拉、不渗透、柔韧、绝热性能好的材料制造;形似大气包;常压下充气后的气包自然体积和形状同汽缸的容积和容体形状;气包的上端同气体工质导管相接并相通;气体工质和液体工质没有直接接触面，二元工质特定选择技术免去，采用双液体工质时，双液体工质特定选择技术中的（2）、（3）、（5）保留，资源少的液体工质比重要＞资源多的液体工质比重，其余免去。

9、根据权利要求5所述的罩形活塞技术，其特征是与罩形活塞相配套的巨型汽缸内设1号液体工质环形槽、环形储存仓（环形储存仓设在环形储存槽顶端，并与环形储存槽相连通）、环形内挡墙;罩形活塞形似一个平底大桶，反扣在1号液体工质槽中;活塞面形状与汽缸筒形横截面形状相同;活塞面分两层，上层为绝热层，下层为金属层;罩形活塞壁形似桶壁，用金属材料制造;罩形活塞面和活塞壁形的外壁与汽缸壁的内壁、活塞壁的内壁与环形内挡墙的外壁，各留有空隙，一般情况下，空隙≥0.2cm即可;活塞面上设2号液体工质添加口和开关，2号液体工质添加口从活塞面穿通;需要时活塞面上可附设工质开关启动器;活塞面和汽缸盖的下平面上，设活塞提升脱离系统;汽缸盖上设维修口;可在活塞的上平面上（下平面下）附设储气仓，使罩形活塞的重量+活塞体积＜汽缸中的液体工质比重，活塞在汽缸中始终飘浮在液体工质的液面上;活塞高度的设计和计算公式：

活塞高度，以活塞壁壁底降程到设计最低点h（-3）时的静态值为对象，h（-3）同时又是环形槽槽底标高〔h（-3）＝0〕。

h0＝（h1-h0）+〔h0-h（-1）〕+〔h（-1）-h（-2）〕+d+d′

＝（h1-h0）+〔h0-h（-1）〕+〔h（-1）-h（-2）〕+h′耗×Y2÷Y1+d′

公式-17

h0：罩形活塞壁壁底到活塞面的总高度（m）;h1：活塞升程设计最高点标高（m）;h（-1）：环形储存仓中1号液体工质水平面最高点标高（m）;h（-2）：环形储存仓中1号液体工质水平面最低点标高（m）;h′耗：级差损耗（m），取h′耗1～h′耗末中的最大值;Y1：1号液体工质比重（克/cm³）;Y2：2号液体工质比重（克/cm³）;d＝h′耗×Y2÷Y1（m），商的小数部分只进不舍;d′：超d的技术量（m），一般情况下，1＞d′＞0标高h（-3）～h1的设计顺序：

确定h1～h0高度、确定h0～h（-1）高度、确定h（-1）～h（-2）高度、求d＝h′耗×Y2÷Y1的值、确定d′的值、用公式-17计算h0的值，各数值确定和求得后，再计算h1～h（-3）的具体数值;

环形槽宽度设计：环形槽宽度＝活塞壁厚度+空隙×2;环形储存仓容量V1（m³）的设计和计算公式：

V1＝S×〔h1+h（-1）-h0-h（-2）〕

公式-18

V1：环形储存仓h（-2）～h（-1）段的容量（m³）;S：活塞壁的横截面面积（m²）;

单个罩形活塞1号液体工质使用量V（m³）的设计和计算公式：

V＝V1+V2-V3＝V1+V2-S×h（-1）

公式-19

V1＝公式-18;V2：环形槽h（-2）～h（-3）段的容量（m³）;V3：＝S×h（-1）（m³）;h（-1）：同公式-17中的h（-1）;S：同公式-18中的S;环形内挡墙的设计：环形内挡墙的高度＞h（-1），＜活塞下平面或储气仓仓底高度，厚度据需确定;最大限度减少气体工质和液体工质直接接触面;最大限度减少1号液体工质使用量。

10、根据权利要求2～9所述的设备和技术，实现所述设备性能和技术性能的特定依托媒介，其特征是二元工质技术，即采用气体工质、液体工质，两种工质在汽缸连通器系统中共同起作用，做汽缸连通器性能和能量转换的特定依托媒介，二元工质特定选择技术，即通过实验，选择符合下述（4）个条件的气体工质和液体工质，组成二元工质，使汽缸连通器性能获得实现，使巨型汽缸的设计制造获得前提条件和科学依据，（4）个条件：即（4）个特定选择性-

（1）气体工质和液体工质在T1、P1（饱和汽等温膨胀时的温度和压强，下同）下，在汽缸中直接接触时，不发生液体工质汽化、二元工质升温、燃烧、爆炸等破坏性变化;

（2）气体工质和液体工质在T1、P1下，在汽缸中直接接触时，具有良好的惰性，不相互溶解、渗透、化合、分解，使气体工质在系统工程运行时的循环成为可能;

（3）如果气体工质在T1、P1下，同液体工质直接接触时出现少量液化，变成液态气体工质，那么，液态气体工质的比重要＜液体工质的比重，使它飘浮在液体工质上面，并且具有明显的界面;

（4）液体工质在T（1～末），P（1～末）下，必须是没有粘滞性或粘滞性很小的液体（T末、P末是饱和汽绝热膨胀到设计终点时的温度和压强）;

单液体工质技术，即在满足二元工质特定选择技术和系统工程运行时的需要量前提下，系统工程中的液体工质只采用一种液体工质;双液体工质技术，即满足二元工质特定选择技术的液体工质，在资源少，不能满足系统工程运行需要时，采用资源丰富的其它液体工质来补充它的不足，从而构成两种液体工质在系统工程运行时共同起作用;双液体工质特定选择技术，即在双液体工质技术中，同气体工质有直接接触面的液体工质被命名为1号液体工质如同气体工质没有直接接触面，但同1号液体工质有直接接触面的液体工质被命名为2号液体工质，通过实验，选择符合下述（5）个条件的1号液体工质和2号液体工质，组成双液体工质，（5）个条件：即（5）个特定选择性-

（1）以1号液体工质首先满足二元工质特定选择性为前提;

（2）两种液体工质在T1、P1下相互接触时，不发生汽化、升温、燃烧、爆炸等破坏性变化;

（3）两种液体工质在T1、P1下相互接触时，具有良好的惰性，不相互渗透、溶解或极少相互渗透、溶解，采用抗折、抗拉、不渗透、柔韧性能好的材料，在异质液体工质交换仓中做隔离层时，这一条可免去;

（4）两种液体的比重不得相同，或1号液体工质的比重＞2号液体工质，如以汞为1号液体工质，以水为2号液体工质，或1号液体工质的比重＜2号液体工质，如以液态油脂类液体为1号液体工质，以水为2号液体工质;

（5）两种液体工质在T（1～末）、P（1～末）下，必须是没有粘滞性或粘滞性很小的液体。因此，常温下的液态金属是最理想的1号液体工质;

11、根据权利要求2～10所述的设备和技术，根据权利要求1所述的 形汽缸连通器势能生产技术，其特征是汽缸连通器中的气体工质导管充满低沸点物质饱和汽，h0上下的液体工质导管、通道、汽缸和V （1～末）中都灌满液体工质，工质开关都成关闭状态，活塞处在升程设计最高点h1上，而后，控制气体工质、液体工质开关据需依次开启关闭，控制气体工质在汽缸中的等温膨胀量，然后再依次降低做功端排液点h6（1）～h6（末），把饱和气体工质在汽缸中做等温膨胀、绝热膨胀过程中释放出来的能量，依托液体工质本身，对应地理想集聚储存在与P加-P′（P加＝P0）相对应的负背压液柱不同高度排液点h6（1）～h6（末）下设置的，势能集聚储存库V′1～V′末中，把饱和气体工质的热能转换成液体工质势能;V′1～V′末中集聚储存的能量（液体工质势能），如果不发生液体工质质量损失和垂直高度下降位移损失，将不随时间流失而改变。

12、根据权利要求1所述的热能-势能-机械能-电能转换技术，其特征是汽缸连通器把饱和汽热能转换成液体工质势能，水轮机把液体工质势能转换成机械能;与各排液点h6和各V′相对应的各水轮机出水口标高h5的设计和计算公式：

h5＝h4+d′  公式-20

h5：水轮机出水口标高（m），一般情况下，h5（1）～h5（末）＝h5;h4＝公式-21;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;

各水轮机、发电机设置位置和设计标高与h5（1）～h5（末）相适应;连系V′和水轮机的液体工质下行导管，以液体工质做功所需的最佳冲击方式设置，并在靠近水轮机的上方各设一个液体工质开关，用来控制水轮机出水口的出水量;单位时间各水轮机出水口的出水量≤单位时间各排液点h6（1）～h6（末）排出的液体工质量V′1～V′末。

13、根据权利要求1所述的剩余势能集聚储存库V″，其特征是剩余势能集聚储存库V″（1～末）中的液体工质水平面最低点标高h4（1～末）（m）的设计和计算公式：

h4＝（P末×101%-P′）÷100Y+h1

公式-21

〔h4（1～末）＞h6（末）＞h3〕，一般情况下，h4（1～末）＝h4（m）;P末：饱和汽绝热膨胀到设计终点时的压强（克/cm²）;P′：剩余势能集聚储存库V″水平面上方气体空间的气体压强（克/cm²）;Y：液体工质比重（克/Cm³）;h1：活塞升程设计最高点标高（m）;

当h4（1～末）＝h4时，V″（1～末）可合并设计，连成一体;h4（1～末）确定后，V″（1～末）的设计建造就由h4（1～末）和V″（1～末）的设计容量决定;剩余势能集聚储存库库底，设一个以上或与V″（1～末）个数相同、位置相对应的液体工质下行通道和液体工质开关，与V

（1～末）相连通。

14、根据权利要求1所述的剩余势能技术，其特征是水轮机出水口排出的液体工质进入V″后因受标高h4的设计控制，留有剩余势能;剩余势能由两方面组成：（1）标高h4～h0间的垂直正背压液柱在原点中所具有的正背压压强P正，P正+P′＝P0（P′为V″上方气体空间的气体压强），P0为原点压强，原点是h0水平面中的所有点，在汽缸中，原点是汽缸中液体工质水平面中的所有点，P0＞P末，（2）V″中的液体工质量V″（1～末）;当饱和汽绝热膨胀到压强等于P末，或饱和汽进入冷凝器降温至压强下降到P末时，相应的液体工质开关关闭（汽缸中的进气开关关闭，出气开关开启），V″下的液体工质开关开启，V″中的液体工质经液体工质通道进入V

（1～末），在V″（1～末）中的液体工质量和P正的共同作用下，液体工质经V

（1～末）和导管返回汽缸，同时推动活塞上升，压缩饱和汽，使其进入冷凝器液化。

15、根据权利要求1所述的系列系统工程通用设计技术，以 形汽缸连通器、水轮机发电机、剩余势能集聚储存库V″、汽化器、冷凝器组成的单缸单组工程为雏形，以权利要求2～14所述的设备和技术为基础，其特征是温差极限值T限的确定;气体工质、液体工质的选用;工程定点程序和地点选择;工程规模和生产能力设计技术;汽缸容量的设计;级数设计技术;饱和汽T、P、V对应关系下的排液点标高h6（1）～h6（末）和设备容量V（1～末）～V

（1～末）对应设计技术;h0～h7设计技术;末级工质循环设计技术;设计容量和设计标高的设计技术;汽化器、冷凝器设计技术;工质开关设计技术，工程设备的取材、制造、绝热、保温技术。

16、根据权利要求15所述的温差极限值T限的确定，其特征是T限的计算公式和计算程序：

T限＝T超-T末+T′1+T′2

公式-22

T限：温差极限值;T超：超T末的技术温度（与P超相对应）;T末：绝热膨胀到设计终点时的饱和汽温度;T′1：低温热源流体离开冷凝器时的温度减去它在源头时的温度求得的温差值;T′2：高温热源温度减去汽缸中等温膨胀时的饱和汽温度求得的温差值;

P超＝P末×101%+（d+d′+h1+h耗）

×Y÷10  公式-23

P超：T超时的饱和汽压强（公斤/cm²），与T超相对应;d＝h6（1）-h5（1），即水轮机设计工作水头（m），h6（1）＝公式-13，h5（1）＝公式-20;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;h1：活塞升程设计最高点标高（m）;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;Y：液体工质比重（克/Cm³）;P末：绝热膨胀到设计终点时的饱和汽压强（公斤/cm²）;

因为T超时饱和汽压强P的对应值等于P超，同理，用公式-23求得P超后，T超就由P超时的饱和汽温度T的对应值确定;

温差极限值T限与饱和汽温度T、压强P、液体工质比重Y、不同用途和不同种类的系统工程密切相关，此外，除P末×101%、d′、h1、h耗、T′1、T′2外，d的取值越大T限的值越大，d的取值越小，T限的值越小;高低温热源之间的温差≥T限时，都可以被开发利用，做为本发明的高低温热资源。

17、根据权利要求15所述的气体工质的选用，其特征是以满足二元工质特定选择技术、工程设备抗张性能允许、低温热源温度低于气体工质临界温度为前提;选用沸点温度低，相同温度下饱和汽压强大、单位质量饱和汽体积大、汽化热（凝结热）小，处于液态时没有粘滞性或粘滞性很小的物质做气体工质。

18、根据权利要求15所述的液体工质的选用，其特征是以满足二元工质特定选择技术，采用双液体工质时满足双液体工质特定选择技术为前提;液体工质凝固点温度必须＜T末（T末为饱和汽绝热膨胀到设计终点时的温度）;饱和汽等温膨胀时的压强越大、T限的值越大，越应选择比重大的液体工质。

19、根据权利要求15所述的工程定点程序和地点选择，其特征是首先调查工程物色区或地点的高低温热资源状况，近距离内相对高度差别大，可供工程建设利用的地理条件和可供工程利用的液体工质资源;然后择优选定高低温热资源丰富、温度稳定、温差大、近距离内自然地理条件相对高度差别大（如坡度大、高度大的山体，可用下打洞、上打井、或沿坡铺设液体工质导管、利用山体设V′、V″、V 的方法，设计建造系统工程）、液体工质资源丰富的地区或地点，做为系统工程建设的地区或地点。

20、根据权利要求15所述的工程规模和生产能力设计技术，其特征是首先求得单位时间低温热源在冷凝器中的吸热能力：

设低温热源在源头时的温度为T0;进入冷凝器时的始温为T1，比热为d卡/克;离开冷凝器时的终温为T2，比热为b卡/克;单位时间低温热源提供的低温流体量为C克/秒;单位时间低温热源提供的低温流体量从T1上升到T2时所吸收的热量为Q;环境导热对冷凝器中低温流体的升温影响忽略不计，那么：

Q＝（b卡/克-d卡/克）×C克/秒

＝（b-d）×C卡/秒  公式-24

（T2＞T1＞T0）

第二，计算单位时间气体工质在冷凝器中液化还原时放出的凝结热：

设绝热膨胀到设计终点进入冷凝器的气体工质温度（T末）为T3;单位气体工质在T3时液化还原放出的凝结热为D卡/克;单位时间进入冷凝器的气体工质为E克/秒;单位时间进入冷凝器的气体工质在T3时液化还原放出的凝结热为Q′;液态气体工质T3后在冷凝器中继续降温所放出的热量忽略不计，那么：

Q′＝D卡/克×E克/秒＝DE卡/秒  公式-25

（T3＞T2＞T1＞T0）

第三，计算低温热源单位时间吸收气体工质凝结热允许值：

因为饱和汽液化还原是气体工质循环和系统工程运行的必要条件，所以：

Q≥Q′  公式-26

因为Q≥Q′决定低温热源单位时间吸收凝结热允许值，所以：

（b-d）C卡/秒≥DE卡/秒  公式-27

（T3＞T2＞T1＞T0）

第四，计算工程设计建造规模的基础数据：

E的值是单位时间进入冷凝器的气体工质量允许值，用公式-27求得DE卡/秒后，E的值就可以从中得到，工程设计建造的基础数据就由高低温热源温度、气体工质E克/秒在该温度时饱和状态下的热力性质T、P、V对应值、液体工质比重Y和P′确定;

第五，h耗和h′耗（1～末）的取值：

一般情况下，h耗的取值据需确定，h′耗（1～末）≥h耗＞0;

在综合效率中，h耗和h′耗的取值越大，综合效率越小，但在工程规模，即工程组数一定时，h耗和h′耗（1～末）的取值应随Q和Q′的增大而增大;当Q和Q′一定时，h耗和h′耗（1～末）的取值应同工程规模的增大（即工程组数的增多）而减小;

第六，计算工程生产能力：

W＝（h6-h5）×V′×Y×d  公式-28

W：单个水轮机生产能力（千克m/秒）;

h6：对应排液点标高（m）;h5：对应水轮机出水口标高（m）;V′：对应排液点h6排出的液体工质量Cm³/秒;Y：液体工质比重千克/Cm³;d：水轮机功率;

W总＝W1+W2+W3……+W末  公式-29

W总：工程生产能力千克m/秒;W1、W2、W3……W末：各水轮机生产能力千克m/秒。

21、根据权利要求15所述的汽缸容量的设计，其特征是汽缸容量可根据系统工程需要设计，也可统一设计成容量不等的标准型，供系统工程据需选用或调控使用。

22、根据权利要求15所述的级数设计技术，其特征是等差设计技术：

B＝〔h6（1）-h6（末）〕÷h′耗+1

公式-30

B：做功端排液点个数，简称级数;h6（1）＝公式-13（m）;h6（末）＝公式-14（m）;h′耗：各级等差级差高度（m）;非等差设计技术：

h7-h6（末）＝h耗+h′耗1+h′耗2……+h′耗末

公式-31

h7同公式-13中的h7;h6（末）＝公式-14;h耗＝h7-h6（1）;h′耗（1～末）：各级非等差级差损耗（m）;级数由h耗和h′耗的个数确定;

等体设计技术：

D＝〔V（1～末）-V′1〕÷C+1  公式-32

D：做功端排液点个数，简称级数;V（1～末）：汽缸的工作总容量（m³）;V′1：饱和汽等温膨胀体积，也就是做功端第一个排液点排出的液体工质体积（m³）;C：各排液点排出的液体工质等体体积;

非等体设计技术：

V（1～末）＝V′1+V′2+V′3……+V′末

公式-33

V（1～末）：汽缸的工作容量（m³）;V′1～V′末：各排液点排出的液体工质非等体体积（m³）;级数由V′1～V′末的个数确定;

单排液点技术，即做功端上排液点h6只设一个：

当饱和汽等温膨胀活塞降到设计最低点时，相应的液体工质开关关闭，汽缸中的进气开关关闭，出气开关开启，饱和汽进入冷凝器降温、降压、液化;当饱和汽压强降到P末时，V″（1～末）下的液体工质开关开启，液体工质在剩余势能作用下返回汽缸，同时推动活塞上升;当汽缸中的液体工质和活塞上升到设计最高点时，汽缸中的出气开关关闭，进气开关开启，循环开始;单排液点技术只能集聚储存饱和汽等温膨胀时释放出来的能量，它适用于温差≥T限前提下的，高低温热资源之间温差小的工程。

23、根据权利要求15所述的饱和汽T、P、V对应关系下的排液点标高h6（1）～h6（末）和设备容量V（1～末）～V （1～末）对应设计技术，其特征是T、P、h、V对应关系下的对应设计技术：

一级：T1、P1、h6（1）+h耗、V1、V′1、V″1、V

1

二级：T2、P2、h6（2）、V2、V′2、V″2、V

2

三级：T3、P3、h6（3）、V3、V′3、V″3、V

3

……

末级：T末、P末、h6（末）+h耗、V末、V′末、V″末、V

末

公式-34

一级～末级：级数;T1～T末：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中各对应点的温度;P1～P末：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中各对应点的压强;h6（1）～h6（末）：做功端各排液点标高;h耗：势能集聚储存的必要损耗;V1～V末：汽缸工作容量;V′1～V′末：各排液点排出的液体工质量和各势能集聚储存库的

工作容量;V″1～V″末：各剩余势能集聚储存库

工作容量;V

1～V

末：各异质液体工质交换仓

工作容量;

等体关系下的等体设计技术：

V1＝V′1＝V″1＝V

1

V2＝V′2＝V″2＝V 2

V3＝V′3＝V″3＝V 3

……

V末＝V′末＝V″末＝V

末 公式-35

V（1～末）～V （1～末）：同公式-34中的V（1～末）～V

（1～末）;

总体积相等关系下的总体积相等设计技术：

V（1～末）＝V′（1～末）＝V″（1～末）

＝V

（1～末） 公式-36

V（1～末）～V

（1～末）：同公式-34中的V（1～末）～V

（1～末）。

24、根据权利要求15所述的h0～h7设计技术：h0、h1、h2、h3、h6（1～末）、h7的设计同权利要求2中的有关设计相同;h4（1～末）的设计同权利要求13，由公式-21确定;h5（1～末）的设计同权利要求12，由公式-20确定;h0～h7的设计技术特征已包括在上述权利要求中，权利要求24，只是把h0～h7的设计技术特征汇集在一起，成为h0～h7之间的设计技术整体。

25、根据权利要求15所述的末级工质循环设计技术，其特征是末级液体工质循环泵技术：

在标高h6（末）的V′末上方，设末级液体工质循环泵和连系它的液体工质导管，导管下端伸入V′末的液体工质中，上端伸入V″（末-1）中，把V′末中的液体工质抽到V″（末-1）中去，单位时间抽取的液体工质量等于单位时间h6（末）排出的液体工质量V′;

末级液体工质自然排放技术：

满足二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术前提下，当V″末中的液体工质有自然资源不间断地保证供给，如江河流水，单位时间供给量≥单位时间h6（末）排出的液体工质量V′末，液体工质自然资源的落差≥h5-h6（末）时，h6（末）排出的液体工质V′末就可以任其自然排放，不再进入循环;

末级饱和汽降温技术：

汽缸中的饱和汽绝热膨胀到T（末-1）时，相应的液体工质开关关闭，汽缸中的进气开关关闭，出气开关开启;饱和汽进入冷凝器液化，温度下降，压强减小;当饱和汽压强减小到P末时，V″（1～末）下的液体工质开关开启，液体工质在剩余势能作用下返回汽缸，同时推动活塞上升;当汽缸中的液体工质和活塞上升到设计最高点时，汽缸中的出气开关关闭，进气开关开启，循环开始;单排液点技术是特殊情况下的末级饱和汽降温技术。

26、根据权利要求15所述的设计容量和设计标高的设计技术特点，其特征是工程设备的设计容量要＞工作容量、工程设备的设计标高要留有可供调控的±值，为系统工程的正常稳定运行留有可据情调控的余地;一般情况下，在计算h6（1～末）时，原点以h0为准，在计算h4（1～末）时，原点以h1为准;如果系统工程采用的是比重不同的双液体工质，须注意先按不同比重的负背压（正背压）液柱分别计算它们的负背压（正背压）压强，然后再求它们的和，同时还要注意增减因原点变化而出现的修正值，如果双液体工质比重差别不大，修正值可忽略不计。

27、根据权利要求15所述的汽化器设计技术，其特征是热交换器中的气体工质斜形导管;气体工质同高温热源流体在汽化器中互逆流通，液态气体工质从汽化器的底部或中部节流喷出，沿热交换器中的气体工质斜形导管向上流通，高温热源流体不断地从汽化器的顶端入口处流进，沿热交换器中的高温热源流体通道向下流通，从汽化器底部的出口处不断排出;在温差极限值≥T限前提下，控制高温热源温度逐级降低，分级设置汽化器，可将高温热源的热能分级利用，在分级利用高温热源的系统工程中，可选用与之相适应的，不同质的气体工质和液体工质;根据系统工程需要和高温热源的地理条件，设计汽化器的大小和设置位置。

28、根据权利要求15所述的冷凝器设计技术，其特征是热交换器中的低温热源流体斜形导管;气体工质同低温热源流体在冷凝器中互逆流通，气体工质从冷凝器的上方进入，沿热交换器中的气体工质通道向下流通，在低温热源流体斜形导管的外壁液化，流进液态杂质分离器后进入气体工质循环泵，低温热源流体从冷凝器的底部进入，沿低温热源流体斜形导管向上流通，在冷凝器的顶端，由低温热源流体排出泵不断排出;用500m深层5℃海水做低温热源时，低温热源流体导管延伸到500m深层海水中;在温差极限值≥T限前提下，控制低温热源温度逐级上升，分级设置冷凝器，可将低温热源分级利用，在分级利用低温热源的系统工程中，可选用与之相适应的，不同质的气体工质和液体工质;根据系统工程需要和低温热源的地理条件，设计冷凝器的大小和设置位置。

29、根据权利要求15所述的工质开关设计技术，其特征是利用活塞上附设的工质开关启动器，在活塞升降过程中，推动工质开关的开启和关闭，附设工质开关启动器时，工质开关的设计要与之相适应，比如把气体工质开关设在汽缸盖的气体工质导管或通道上;利用h′耗（1～末）递增过程中同一标高上的液体工质压强变化或汽缸中的饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中的压强变化条件，采用电子技术自动控制工质开关的开启和关闭;工质开关尽可能多设计内开关。

30、根据权利要求15所述的工程设备的取材、制造、绝热、保温技术，其特征是与气体工质和液体工质有直接接触面的设备，选用对气体工质和液体工质具有抗腐蚀，不溶解和抗张强度大的材料制造，也可采用具有抗腐蚀，不溶解性能的材料做内衬;设备上须铭刻材料名称和抗张强度;除汽化器外，与气体工质流通、做功有关的导管、通道、汽缸的外表均附设绝热套，低温热源温度低于周围环境温度的冷凝器和低温热源流体导管的外表也附设绝热套;如果设备的绝热性能达不到技术要求，饱和汽还未做功就出现大量液化，可采用高温热源流体保温技术，即除冷凝器外，与饱和汽流通、做功有关的导管、通道、汽缸和与饱和汽有直接接触面的液体工质，都采用高温热源流体保温，把需要保温的设备都设置在高温热源流体之中，或在设备内部设高温热源流体导管，使它们的温度都≥饱和汽等温膨胀时的温度。

31、根据权利要求1所述的系列系统工程和系列系统工程技术，其特征是单缸多组工程;多缸同位多组工程;多缸异位多组工程;液下工程;同P′常压工程;同P′高压工程;异P′高压工程;配套工程。

32、根据权利要求31所述的单缸同位多组工程，其特征是以单缸单组工程设计技术为基础，遵从通用设计技术，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个单缸单组工程在同一水平面上组成;标高相等的势能集聚储存库V′、剩余势能集聚储存库V″、水轮机、发电机、连系水轮机和V′的液体工质下行导管、采用末级液体工质循环泵技术时的循环泵和连系它的液体工质导管、汽化器、冷凝器，尽可能分别合并设计建造成一组或几组;设计数据均由通用设计技术确定。

33、根据权利要求31所述的多缸同位多组工程，其特征是以单缸单组工程为基础，遵从通用设计技术，首先确定多缸同位单组工程设计的基础数据;汽缸V1～V末、异质液体工质交换仓V

1～V

末、连系（V1～V末）～（V 1～V 末）的液体工质导管和工质开关，由单缸单组工程的一个（一套）增加到与排液点h6（1）～h6（末）的个数相同;h0变更为各对应汽缸的标高h0（1）～h0（末），h0（1）～h0（末-1）＝±0.00;h0（末）因采用技术不同而有所不同，采用末级工质循环设计技术时h0（末）＝h6（1），采用保h4前提下的h0一级升位设计技术时：

h′0（末）＝h4（末-1）-h6（末）+d′

公式-37

h′0（末）：h0（末）升位后的实际标高（m），〔h′0（末）+h4（末）+d′＜h6（末-1）〕;h4（末-1）＝公式-21;h6（末）＝公式-14;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;

h0（末）变更为h′0（末）、V′（末-1）≥V′末，与其有关的设计数据遵从对应关系对应变更;h6（末）排出的液体工质V′未进入V″（末-1）、V′末和V″（末-1）连成一体，有关设备的设计与h′6（末）和h4（末-1）相适应;h6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″末，V′（末-1）和V″末连成一体，有关设备的设计与h6（末-1）和h′4（末）相适应;在V″末中增设液体工质自动平衡导管，导管的上端与h′4（末）同高，管口上设有可供管子加高、降低的调控装置，导管下端伸入V″（末-1），使V′（末-1）＞V′末的多余液体工质及时自动地从V″末中导入V″（末-1）;除气体工质和气体工质导管同各汽缸V1～V末依次相连接、标高相等的V″1～V″（末-1）可合并设计成一个整体外，各汽缸V1～V末之间，基本上都各自成为一个相对独立的，只有一个排液点的汽缸连通器;V″1～V″（末-1）中的液体工质下行通道和开关的设计个数与V″1～V″（末-1）的个数相同;凡未涉及变更的设备和设计方法，均与单缸单组工程相同，凡未涉及变更的设计数据，均由通用设计技术确定，凡涉及变更的设计数据，均遵从对应关系对应变更;多缸同位多组工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个多缸同位单组工程在同一水平面上组成;标高相等的势能集聚储存库V′、剩余势能集聚储存库V″、液体工质自动平衡导管、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器，可分别合并设计成一组或几组。

34、根据权利要求31所述的多缸异位多组工程，其特征是以多缸同位单组工程为基础，遵从通用设计技术，首先确定多缸异位单组工程设计的基础数据;h0（1）和h0（末）的设计同多缸同位单组工程;h0（2）～h0（末-1），采用保h4前提下的势能二次集聚储存技术：

我们把h0（2）～h0（末-1）中为求h6升位后与h6（1）同高而升位的h0命名为升位h（升0），把保h4，同时又不升位的h0命名为原位h（原0），一般情况下是把顺序在前的h0做为h（升0），把顺序在后的h0做为h（原0），那么，

h（原6）≥h′（升4）+d′  公式-38

h（原6）：同h（原0）相对应的原位h6标高（m）;h′（升4）：同h（升0）相对应的h（升4）升位后的实际标高（m）;d′：超h′（升4）的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;

h′（升0）＝h6（1）-h（升6）  公式-39

h′（升0）：h（升0）升位后的实际标高（m）;h6（1）＝公式-13;h（升6）：同h（升0）相对应的升位h（升6）未升位时的标高（m）;

h（升0）升位变更为h′（升0）后，与其有关的设计数据遵从对应关系对应变更;h0（末-1）的设计，服从h0（末）的设计需要，与h0（末）的设计相适应;水轮机、发电机和连系V′与水轮机的液体工质下行导管，减少到只设一组;V′（原）≥V′（升），〔V′（原）：同h（原0）相对应的h（原6）排出的液体工质量;V′（升）：同h（升0）相对应的h（升6）排出的液体工质量〕，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更;h′（升6）排出的液体工质V′（升）进入V′1，V′（升）和V′1连成一体，有关设备的设计与h′（升6）和h6（1）相适应;h（原6）排出的液体工质V′（原）进入V″（升）V′（原）和V″（升）连成一体，有关设备的设计与h（原6）和h′（升4）相适应;液体工质自动平衡导管的个数增加到与h′0的个数相同，h′0包括h′（升0），h′（升0）中的液体工质自动平衡导管上端设置在V″（升）中，并与h′（升4）同高，下端伸入V″（原）;气体工质导管按V1～V末的顺序依次相接;凡未涉及变更的设备和设计方法，均与多缸同位单组工程相同，凡未涉及变更的设计数据，均由通用设计技术确定，凡涉及变更的设计数据，均遵从对应关系对应变更;多缸异位多组工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个多缸异位单组工程在同一水平面上组成，标高相等的势能集聚储存库V′、剩余势能集聚储存库V″、液体工质自动平衡导管、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器，可分别合并设计成一组或几组。

35、根据权利要求31所述的液下工程，其特征是以多缸同位单组工程为基础，遵从通用设计技术，首先确定液下多缸单组工程设计的基础数据;采用末级工质循环设计技术时，势能集聚储存库V′1～V′末连成一体，组成液库，液体工质水平面和排液点h6，均在同一标高h6（1）上，即h′6（2）～h′6（末）＝h6（1）;h0（1）～h0（末）都设在液下，并采用保h4前提下的h0递增一级升位设计技术：

h0（1）＝±0.00，h0（1）＝-h6（1）

h′0（2）＝h0（1）+h′耗1

h′0（3）＝h′0（2）+h′耗2

h′0（4）＝h′0（3）+h′耗3

以此类推至h′0（末）  公式-40

h0（1）：液库水平面下最深的标高h0（m），一般情况下为气体工质等温膨胀时这个汽缸的标高h0;h′0（2～末）：递增一级升位后h0（2～末）实际标高（m）;h′耗（1～末）：级差损耗（m）;

采用保h4前提下的h0（末-1）递增二级升位设计技术时，h0（末-1）变更设计为：

h′0（末-1）＝h6（1）+〔h6（末）+h耗〕×1%+h耗+d′-h6（末-1）

〔h′4（末-1）+d′≤h6（1）〕  公式-41

h′0（末-1）：递增二级升位后的h0（末-1）实际标高（m）;h6（1）＝公式-13;h6（末）＝公式-14;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;h6（末-1）：由

公式-15确定;d′：超h4的技术量（m），

一般情况下，5＞d′＞0;

V′（末-1）≥V′末;h′6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″末，V′（末-1）和V″末连成一体，有关设备的设计与h′6（末-1）和h′4（末）相适应;h′6（末）排出的液体工质V′末进入液库;液体工质自动平衡导管免去;凡末涉及变更的设备和设计方法，均与多缸同位单组工程相同;凡末涉及变更的设计数据，均由通用设计技术确定;凡涉及变更的设计数据，遵从对应关系对应变更;液下工程，根据热资源状况和系统工程连续稳定运行的实际需要，由多个液下多缸单组工程在同一水平面上组成;液库V′、标高相等的剩余势能集聚储存库V″、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器，可分别合并设计成一组或几组。

36、根据权利要求31所述的同P′常压工程，包括单缸多组工程、多缸同位多组工程、多缸异位多组工程和液下工程，其特征是排液点h6（1～末）和势能集聚储存库V′1～V′末水平面上方、剩余势能集聚储存库V″1～V″末上方和水轮机出水口周围气体空间的气体压强P′相等，而且均为大气压强（dtm）;气体工质全封闭循环;V″上有源源不断的自然液体工质保证供给时，具有汽缸连通器技术的全部性能，即依托液体工质本身，集聚储存高温热源提供的能量，进而生产动力电力;用做提水灌溉或往水库中注水，用于储水储能时，V″上必须有源源不断的自然液体工质保证供给，单位时间工程生产能力一定时，单位时间工程储存能量的能力由单位时间工程生产能力和自然液体工质供给量决定;当液体工质数量固定时，只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，不具有储存能量的性能。

37、根据权利要求31所述的同P′高压工程，其特征是以同P′常压工程为基础，遵从通用设计技术，首先确定同P′高压单组工程设计的基础数据;h6（1）～h6（末-1）和V′1～V′（末-1）上方、V″1～V″（末-1）上方和水轮机出水口周围各自连成一体，变更设计成两个密闭高压气体空间P′末;两个P′末上各设与V′1～V′（末-1）和V″1～V″（末-1）的个数相同，位置相对应的密闭高压气体空间维修口、气压表、调压阀;两个P′末上各设一个空气压缩机;P′末＝P′末＝P末，P′末的允许值为P末≥P′末＞dtm;在设备抗张性能允许前提下，P′末的空间容量越大，工程运行的稳定性能越好;在V″1～V″（末-1）的P′末中，可把水轮机、发电机都设在P′末里面，也可分别把水轮机设在P′末里面，把发电机设在外面的常压空间中，水轮机传动轴的高低压结合部，采用高压润滑油密封技术处理;液体工质上行导管，变更设计为各汽缸h0直通各h6;V″底部增设液体工质下行导管，从各V″直通各汽缸h0，并在各液体工质下行导管上（标高h1上）设液体工质开关;采用双液体工质时，要同时采用h0下设置异质液体工质交换仓技术;采用末级饱和汽降温技术时，工程的末级设备免去，h0（2）～h0（末-1）＝h0（1），V″中液体工质水平面最低点标高h4（1）（m）变更设计为：

h4（1）＝P末×1%÷100Y+h1

公式-42

P末：同公式-14中的P末（克/cm²）;

Y：液体工质比重（克/Cm³）;h1：活塞升程设计最高点标高（m）;

一般情况下，h4（2）～h4（末）＝h4（1）;水轮机出水口标高h5（m），变更设计为：

h5＝h4+d′  公式-43

h4＝公式-42;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;

V″上方P′末顶点标高h5d′（m）设计为：

h5d′＝h5+d′  公式-44

h5＝公式-43;d′：超h5的技术量（m），d′≥水轮机（发电机）机体高度;

做功端备排液点标高h6（1）～h6（末-1）（m），变更设计为：

h6（1）＝（P1-P末）÷100Y-h耗

h6（2）＝（P2-P末）÷100Y-h耗

h6（3）＝（P3-P末）÷100Y-h耗

以此类推至h6（末-1）  公式-45

P（1～末）：饱和汽等温膨胀、绝热膨胀过程中对应点的压强（克/cm²）;Y：液体工质比重（克/Cm³）;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;

与V′1～V′（末-1）相对应的密闭高压气体空间P′末顶点标高h9（1）～h9（末-1）（m）设计为：

h9（1）＝h6（1）+d′

h9（2）＝h6（2）+d′

h9（3）＝h6（3）+d′

以此类推至h9（末-1）  公式-46

h6（1～末）＝公式-45;d′：超h6的技术量（m），d′的取值根据可能确定;

采用单排液点技术时，工程变更为只设计建造单排液点h6（1）所需的一级设备、其余各级设备免去，V′上方，包括排液点h6（1）在内的P′末可以不设，但水轮机出水口单位时间的出水量必须精确控制，使它等于单位时间排液点h6（1）排出的液体工质量V′;采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时：

h′0（末）＝h4（1）+h耗+d′  公式-47

h′0（末）：h0（末）一级升位后的实际标高（m）;h4（1）＝公式-42;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;

与h′0（末）相对应的h4（末）实际标高h′4（末）（m），变更设计为：

h′4（末）＝h′0（末）+h4（1）  公式-48

h′0（末）＝公式-47;h4（1）＝公式-42;h′4（末）＜h6（末-1）;h0（末）升位为h′0（末）后，h6（末）也随之对应升位为h′6（末），但h′6（末）的液体工质导管在h′0（末）的上方拐一个180度弯，向下伸入V″（末-1）;h′6（末）排出的液体工质V′末进入V″（末-1），V′末与V″（末-1）上方的密闭高压气体空间P′末合成一体;h6（末-1）排出的液体工质V′（末-1）进入V″末，V′（末-1）与V″末上方的密闭高压气体空间P′末合成一体;V′（末-1）≥V′末;由多个同P′高压单组工程组成的同P′高压工程，气体压强相等的P′末，P′末相等且标高也相等的V′、V″、水轮机、发电机、连系V′和水轮机的液体工质下行导管、空气压缩机、维修口、气压表、调压阀，汽化器，冷凝器可分别合并，设计成一组或几组;同P′高压工程技术，适用于各种类型的同P′常压工程，但在具体设计上，遵从对应关系对应设计;凡未涉及变更的设备、设计方法和设计数据;均与同P′常压工程相同，并遵从通用设计技术;凡涉及变更的设计数据，与之有关的设计数据，均遵从对应关系对应变更;同P′高压工程，降低了工程垂直高度，降低的高度＝P末÷100Y（P末：饱和汽绝热膨胀到设计始点时的压强克/cm²;Y：液体工质比重克/Cm³;P末＝P′末）;气体工质和液体工质均为全封闭循环;只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，不具有储存能量的性能。

38、根据权利要求31所述的异P′高压工程，其特征是以同P′高压工程为基础，遵从通用设计技术，首先确定异P′高压单组工程设计的基础数据;V′1～V′（末-1）上方，包括h6（1）～h6（末-1）在内的密闭高压气体空间变更设计为与V′1～V′（末-1）相对应的，相互独立的密闭高压气体空间P′1～P′（末-1）;空气压缩机、维修口、气压表、调压阀的设计个数变更为与V′1～V′（末-1）的个数相同，并与P′1～P′（末-1）相配套;采用末级饱和汽降温技术时，工程的末级设备免去，h6（1）～h6（末-2）＝h6（末-1），h6（末-1）由公式-45确定，h9（1）～h9（末-2）＝h9（末-1），h9（末-1）由公式-46确定;P′1～P′（末-1）一般情况下设计为：

P′（末-1）＝P′末＝P末

P′1＝P1-h6（末-1）×Y÷10

P′2＝P2-h6（末-1）×Y÷10

P′3＝P3-h6（末-1）×Y÷10

以此类推至P′（末-2）  公式-49

P′1～P′（末-1）：与P1～P（末-1）顺序相对应的密闭高压气体空间的气体压强（公斤/cm²）;P1～P末：饱和汽等温膨胀，绝热膨胀过程中对应点的压强（公斤/cm²）;h6（末-1）由公式-45确定;Y：液体工质比重（克/Cm³）;P′末：压强等于P末的密闭高压气体空间的气体压强（公斤/cm²）;

V″1～V″（末-1）上方，包括水轮机出水口周围在内的密闭高压气体空间的气体压强，一般情况下取值为P′末，P′末的允许值为P末≥P′末＞dtm;采用单排液点技术时，工程变更为只设计建造单排液点h6（1）所需的一级设备，其余各级设备免去，V′上方，包括排液点h6（1）在内的P′1可以不设，但水轮机出水口单位时间的出水量必须精确控制，使它等于单位时间排液点h6（1）排出的液体工质量V′;采用保h4前提下的h0（末）一级升位设计技术时，有关设备的设计与同P′高压工程有关设计相同;由多个异P′高压单组工程组成的异P′高压工程，气体压强相等的密闭高压气体空间P′，气体压强相等且标高也相等的V′、V″、水轮机、发电机、连系水轮机和V′的液体工质下行导管、空气压缩机、维修口、气压表、调压阀，汽化器，冷凝器可分别合并设计成一组或几组;异P′高压工程，适用于各种类型的同P′高压工程，但在具体设计上，遵从对应关系对应设计;凡未涉及变更的设备、设计数据和设计方法，均与同P′高压工程相同，并遵从通用设计技术;凡涉及变更的设计数据，与其有关的设计数据，遵从对应关系对应变更;异P′高压工程，最大限度降低工程垂直高度，一般情况下，工程降低的高度＝P′1÷100Y（m）〔P′1：h6（1）上方密闭高压气体空间的气体压强（克/cm²）;Y：液体工质比重（克/Cm³）〕;把h6（1）～h6（末-1）设在同一水平面上;异P′高压工程的垂直高度与P′和h6的取值密切相关，在P末≥P′末＞dtm前提下，标高h5d′以上的工程垂直高度与P′1～P′末的取值成反比，与h6（1）～h6（末）的取值成正比;工程设计时，工程垂直高度可在P末≥P′末＞dtm前提下根据需要设计，先确定P′（1～末）或h6（1～末）的值，然后再计算与之相对应的h6（1～末）或P′（1～末）的值;二元工质和双液体工质均为全封闭循环;只具有集聚高温热源提供的能量，进而生产动力电力的性能，不具有储存能量的性能。

39、根据权利要求31所述的配套工程，其特征是遵从通用设计技术，选择相应的系统工程，同相应的生产液态产品的其它工程相配套;在不影响液态产品质量前提下，按二元工质特定选择技术和双液体工质特定选择技术，选择与液态产品形成前的汽态半成品相适应的液体工质或双液体工质;把其它工程中的冷凝、加压设备免去，把液态产品前的汽态半成品导管同系统工程中的气体工质导管相连接;把汽态半成品用做系统工程运行的气体工质，经系统工程等温膨胀、绝热膨胀做功后进入冷凝器液化，形成液态产品后输出;汽态半成品源源不断地进入系统工程，液化后的液态产品源源不断地输出，把其它工程汽态半成品的冷凝、加压、液化工艺过程，变成势能生产和汽态半成品的冷凝、加压、液化过程;系统工程中的高温热源、汽化器、液态气体工质循环泵免去，液态气体工质添加口变更设计成液态产品输出口。

40、根据权利要求1所述的储冰储能和采冰取能技术，其特征是在常年高寒地区或冬季高寒地区，利用高寒气温条件和有利地形，建造大型冰库，用江河流水或其它液体生产冰，储冰于大型冰库之中，冰库为非耗能或极少耗能冰库，主要靠绝热材料保温和冰的溶解热本身来维持冰的储存时间;根据系统工程运行需要或季节变化，环境气温上升需要，取冰库中的储冰或开采冰川和南北极的冰做低温热源;利用冰的溶解热做低温热源时，系统工程势能生产计算式：

W＝〔（P1-P末×101%-P′+P″）÷100Y

-d′-h耗〕×V1×Y÷1000×（Q1÷Q2）

公式-50

W：饱和汽等温膨胀时工程生产的势能量（千克m/秒）;P1：饱和汽等温膨胀时的压强（克/Cm²）;P末：饱和汽绝热膨胀到设计终点时的压强（克/cm²）;P′：排液点h6（1）和V′上方气体空间的气体压强（克/cm²）;P″：V″上方和水轮机出水口周围气体空间的气体压强（克/cm²）;Y：以水为液体工质的液体工质比重（1克/Cm³）;d′：超h4的技术量（m），一般情况下，5＞d′＞0;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m）;V1：饱和汽等温膨胀时的体积，它等于h6（1）排液点排出的液体工质量V′（Cm³）;Q1：冰的溶解热（80千卡/公斤）;Q2：饱和汽进入冷凝器液化时的凝结热（千卡/公斤）;

饱和汽绝热膨胀过程中各对应级生产的势能量计算式同公式-50，但公式-50中的末项，即×（Q1÷Q2）舍去，P1变更为P（2～末），V1变更为V′（2～末），W变更成为W（2～末），系统工程生产的势能总量等于W和W（2～末）的总和;

以同P′常压工程为例：当高温热源满足二氧化碳饱和汽15℃时的汽化热需要，利用1公斤冰的溶解热，只计算二氧化碳饱和汽15℃时等温膨胀释放出来的能量，就可以获得120万千克m/秒的势能;

低温热源可分级利用，分级利用低温热源时，各分级系统工程可选用与之相适应的，不同质的气体工质和液体工质;当高温热源和低温热源温度≤常温时，在温差≥T限（温差极限值）前提下，从温度上讲，高温热源与低温热源之间没有绝对区分界限（如对于15℃热源来说，在30℃热源中，它可以做为低温热源，在0℃热源中，它又可以做为高温热源，因此，高低温热资源可综合分级利用，同时选择与之相适应的气体工质和液体工质;储冰储能和采冰取能技术，实质上是在利用大自然的气候规律和气温条件，生产储存人造煤炭和石油，南北极有可能成为人类重要的天然能源生产基地。

41、根据权利要求1所述的

形汽缸连通器和前景技术，其特征是以 形汽缸连通器为基础，遵从通用设计技术;汽缸可根据不同用途设计成巨型汽缸或密闭备用空间;在抗张强度允许前提下，单个巨型汽缸或密闭备用空间的容量可按需要设计，也可在同一标高上，即同一水平面上设多个巨型汽缸或多个密闭备用空间，各汽缸或密闭备用空间可设通道和密封门相互贯通，组成

形汽缸连通器工程;密闭备用空间的性能与巨型汽缸的性能相同，采用罩形活塞技术时巨型汽缸或密闭备用空间的设计要与之相配套，公式-17中d的取值应为d≥dtm÷100Y〔d的单位为m;dtm：大气压强（克/cm²）;Y：1号液体工质比重（克/Cm³）〕;汽缸或密闭备用空间的顶端可根据不同用途设计，用做汽缸时，与传统型汽缸或巨型汽缸的设计相同，用做密闭备用空间时，顶端变更设计为一个液体、气体添加口和开关;液体工质导管从h0往下设置，在设备垂直高度允许前提下，h6（末）可以在＜h0的任意点上设置，液体工质导管在排液点h6的下方拐一个180度弯，使管口朝上，做为非密闭端;排液点h6可设无数个，但实用个数据需确定，排液点就是非密闭端管口水平面上的所有点;液体工质导管中的液体工质开关，它的设计标高与导管拐弯起点处的标高相同;h1～h6（1～末）的设计：

h1＞h0＞h6（1）＞h6（2）……＞h6（末）

h1：活塞升程设计最高点或汽缸、密闭备用空间顶点标高;h0：活塞降程设计最低点或汽缸、密闭备用空间中的液体工质水平面最低点标高;h6（1）～h6（末）：h0以下依次降低的各排液点标高;

依次降低h0以下设置的排液点h6的同时，能够使汽缸中的饱和汽压强≤常压或P′的饱和汽继续绝热膨胀做功，当h0上方的容量允许、绝热性能允许时，饱和汽绝热膨胀做功可以直至饱和汽压强趋近于零;依次降低h0以下设置的排液点h6的同时，能够使汽缸中的液体工质沸点温度依次降低，使液体在低于（常压下的）沸点温度的条件下沸腾汽化，获得饱和汽和能量;当h1～h6间的负背压液柱在h6水平面中的负背压压强P负＝P0（P0的定义为原点压强），h0～h6间的负背压液柱在h6水平面中的负背压压强P′负＝P加;排液点h6水平面上方非密闭端气体空间的气体压强P′＝P加＝dtm时，h6下拐弯处的液体工质开关开启后，在h0上方的汽缸或密闭各用空间中，可以为需求相对低压空间、相对真空空间、有限时间内存在的相对低温空间的有关科学技术的实施和进步提供新的方法和手段;

当大容量巨型汽缸或巨型密闭备用空间中设有组装式立柱时，采用罩形活塞技术需把罩形活塞变更设计成组装式罩形活塞，组装式罩形活塞以罩形活塞为基础，在与组装式立柱相对应的活塞面下，增设与立柱柱体相对应，并相适应的金属套筒，金属套筒同活塞面相通，套筒的顶端与活塞面连成一体，连接点满足密封要求;立柱周围设有1号液体工质环形储存仓、环形槽、环形外挡墙，金属套筒和环形储存仓、环形槽、环形外挡墙的设计技术和设计方法与罩形活塞有关设计技术和设计方法对应相同。

42、权利要求1～41中有关特征的补充：

（1）权利要求9中的补充特征，其特征是罩形活塞运行前的准备程序：

液体工质开关和液体工质添加口（维修口）开启;提升脱离系统将罩形活塞提升到h1;从液体工质添加口往环形储存仓灌入1号液体工质;到1号液体工质水平面与h（-2）成水平时，再往2号液体工质添加口中灌入2号液体工质;到2号液体工质水平面与罩形活塞下平面或储气仓仓底成水平时，关闭所有工质开关和液体工质添加口;然后罩形活塞与提升系统相脱离，使活塞本溪在液体工质的液面上，进入升降自如状态;

（2）权利要求22中的补充特征，其特征是采用单排液点技术时，工程只设计建造单排液点h6（1）所需的一级设备，其余各级设备免去;

（3）权利要求25中的补充特征，其特征是采用末级饱和汽降温技术时，工程的末级设备免去;

（4）权利要求37和38中的补充特征，其特征是在同P′高压和异P′高压工程中，V″上方的密闭高压气体空间P′，一般情况下必须设置;因为对于水轮机出水口排泄液体工质来说，在压强相等条件下，气体的阻力要比液体的阻力小;如果不去考虑这个因素，V″上方的P′也可以不设;

凡提到V′上方或V″上方的P′可以不设，指的是密闭高压气体空间P′中的气体空间部分可以不设，但密闭空间中的液体工质空间部分必须保留。

43、同步液化工程：同步液化工程属于同P′常压工程，其特征是同步液化工程，即在

形汽缸连通器做功端上安一个密闭传统形活塞（汽缸），做为中介活塞（汽缸）;把

形汽缸连通器中的汽缸做为动力缸;在中介活塞的顶端设一个多活塞组合固定横担，并同中介活塞密切相连;在多活塞组合固定横担的上方，以中介活塞为中点，对称设置一个气体工质液化加压活塞;以气体工质液化加压活塞为中点，在多活塞组合固定横担上方的两端，对称各设一个势能生产活塞（情况允许或需要时，势能生产活塞和与之相配套的汽缸可设一个或两个以上）多活塞组合固定横担上方的三个活塞均为传统型活塞，并同多活塞组合固定横担密切相连;三个活塞上方，水平设置三个传统型汽缸，即一个气体工质液化加压缸和两个势能生产缸与之相配套;中介活塞、多活塞组合固定横担、气体工质液化加压活塞、两个势能生产活塞、以及同各活塞相配套的汽缸，组成 形活塞系统;气体工质液化加压缸上，设液体传压导管;两个势能生产缸上，设与水轮机出水口下设置的液体工质储存库相连系的进液导管和与势能集聚储存库相连系的排液导管;进液导管和排液导管上，各设一个（反向）液体工质（内）开关;由上述结构和设备组成同步液化单组工程A半组系统;同步液化单组工程由A半组和B半组系统组成，B半组系统的结构和设备与A半组系统的结构和设备相同，并同A半组系统相对称，设置在同一水平面上;A半组的液体传压导管与B半组的液体传压导管相连接;A半组和B半组的排液导管在工质开关的上方可合并设计成一个整体;工程运行时，A半组的

形活塞与B半组的 形活塞呈反向运动;从平面上看，A半组和B半组

形活塞系统可以 形对称排列，也可以设计成

形对称排列;在动力缸上，设一个液体工质添加口;在动力缸的下方，需要时可设一个液态气体工质分离器和导管与冷凝器相连接;如果中介活塞（汽缸）的精密度高，气体工质在P1条件下做功时不漏气，气体工质对汽缸活塞无腐蚀性，那么，动力缸也可以不设，而把中介缸直接做为动力缸;在液体传压导管上，设一个传压液体添加口;h0～h6的设计：

h0＝±0.00，h0为中介活塞降程最低点时的活塞底平面标高;

h1：中介缸上平面标高，由中介缸设计高度确定;

h4＝h1+中介活塞高度+多活塞组合固定横担高度-d  公式-51

h4：液化加压缸和势能生产缸底平面标高（m）;d：活塞运行过程中，汽缸含活塞最短时的技术允许长度;中介缸及其活塞的高度＝液化加压缸及其活塞的高度＝势能生产缸及其活塞的高度;

h5＝h4+d+势能生产缸高度+d′

公式-52

h5：水轮机出水口标高（m）;h4和d同公式-51中的h4和d;d′：技术量，一般情况下5＞d′＞0;

h6＝〔P1-P′-P荷-（P末×101%-

P′-P荷）〕×1000×S1÷〔（S3+

S4）×Y×100〕+h4+d-h耗

＝〔P1-P末×101%〕×1000×

S1÷〔（S3+S4）×Y×100〕

+h4+d-h耗  公式-53

h6：排液导管上的排液点标高（m），排液点应留有可供据情调控的升降余地;P1：饱和汽等温膨胀时的压强（克/cm²）;P′：中介缸上方气体空间的气体压强（克/cm²）;P荷（克/cm²）＝ 形活塞重量（克）÷中介活塞横截面面积（cm²）;P末：饱和汽液化还原时的压强（克/cm²）;S1：中介活塞横截面面积（cm²），S1＝S2，S2为液化加压活塞横截面面积;S3：液化加压活塞左边的势能生产活塞横截面面积（cm²），S3＝S4;S4：液化加压活塞右边的势能生产活塞横截面面积（cm²），S4＝S3;Y：水轮机出水口排出的液体工质比重（克/Cm³）;h4和d同公式-51中的h4和d;h耗：势能集聚储存的必要损耗（m），h耗＞0;h4以下的负背压（液柱）压强忽略不计，所有活塞在做功过程中与汽缸的摩擦阻力均忽略不计;

同步液化工程和同步液化技术的性能：当P1、P末、S1、Y、h4、d、h耗一定时，h6的值与S3+S4的取值成反比;当〔P1-P末×101%〕×1000×S1的值一定时，无论它的值是大还是小，均可通过增大或缩小S3+S4的取值，即增大或缩小（增多或减少）势能生产活塞的横截面面积（势能生产活塞的个数）来最大限度地降低或提高系统工程的垂直高度，把h6设在人们所需要的高度上;它还可以把压强不同的饱和汽同时做功时的h6设在同一水平面上，把温差极限值T限降到最低限度;

液化加压缸和液体传压导管中的传压液体使用量的设计：

V＝V1+V2+V3-V2

＝V1+V3  公式-54

V：单组工程传压液体使用量（m³）;V1：A半组液化加压缸的工作容量（m³），V1＝V2;V2：B半组液化加压缸的工作容量（m³），V2＝V1;V3：除V1、V2外，液体传压导管的液体工质容量（m³）;

水轮机出水口单位时间的出水量≤排液点h6单位时间排出的液体工质量;

势能集聚储存库、水轮机出水口下设置的液体工质储存库的容量根据需要设计;汽缸连通器中的动力缸、汽化器、冷凝器和系统工程生产能力的设计，遵从通用设计技术;

由多个同步液化单组工程组成的同步液化工程，势能集聚储存库、水轮机出水口下设置的液体工质储存库、水轮机、发电机、连系水轮机和势能集聚储存库的液体工质下行导管、汽化器、冷凝器应尽可能分别合并设计成一组或少数几组;

集聚储存利用气体工质绝热膨胀时释放出来的能量，必须依据饱和汽T、P、V对应关系下的对应值，遵从同步液化工程和同步液化技术的性能对应设计。同步液化技术，可用来设计液下工程。

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