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CN106523057A - 一种大气低温源的利用装置 - Google Patents

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CN106523057A
CN106523057A CN201611050249.9A CN201611050249A CN106523057A CN 106523057 A CN106523057 A CN 106523057A CN 201611050249 A CN201611050249 A CN 201611050249A CN 106523057 A CN106523057 A CN 106523057A
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CN
China
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heat exchanger
temperature
low
eminence
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Pending
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CN201611050249.9A
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English (en)
Inventor
甄永赞
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North China Electric Power University
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North China Electric Power University
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明属于发电技术领域，特别涉及一种大气低温源的利用装置，包括高处换热器和低处换热器，以及将高处换热器和低处换热器连接在一起的低温气流绝热导管和高温气流绝热导管，内部气体在相同气压和温度下，密度小于空气，低处换热器所处环境温度高于高处换热器所处环境温度，低处换热器内的气体沿着高温气流绝热导管上升到高处换热器后冷却沿着低温气流绝热导管下降至低处换热器，形成循环流动气流并推动涡轮机进行发电。本发明利用地球自然条件，不用额外提供动力源就能实现气流循环发电；高温绝热导管上端一部分高于高处换热器，低温气流绝热导管下端一部分低于低处换热器，有利于控制气流的方向；将海水作为热源，加快启动和提高效率。

Description

一种大气低温源的利用装置
技术领域
本发明属于发电技术领域，特别涉及一种大气低温源的利用装置。
背景技术
在对流层中，空气受热上升可以产生气流，利用这种气流可以用于推动涡轮机发电。基于热机理论的发电技术在现代电力系统中占有较高的比例。因此，提高其运行效率具有重要意义。根据卡诺循环理论，降低低温源的温度可以提高热机发电系统的效率。
众所周知，在对流层中，随着海拔的升高，大气的温度逐渐降低，甚至能够降低到零下数十度摄氏度的温度。但是对流层中海拔高度越高，大气温度越低的特性，未能有效的、广泛的用于发电。现有报道只是根据烟囱原理，在下部加热空气，热空气通过很高的烟囱时，推动涡轮机做功发电，且仅有个别类似的利用装置，但无法做到循环利用且发电效率低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种大气低温源的利用装置，包括高处换热器和低处换热器，以及将高处换热器和低处换热器连接在一起的低温气流绝热导管和高温气流绝热导管，内部气体在相同气压和温度下，密度小于空气，低处换热器所处环境温度高于高处换热器所处环境温度，低处换热器内的气体沿着高温气流绝热导管上升到高处换热器后冷却沿着低温气流绝热导管下降至低处换热器，形成循环流动气流并推动涡轮机进行发电；低处换热器同时可作为热机工作的低温源，提高热机发电系统的效率。
所述低处换热器位于地球海洋地区。
所述高处换热器位于大气对流层。
所述低处换热器位于地球海平面或海水中。
所述高处换热器的海拔高度大于2000米。
所述气体为氢气、氦气、氮气、甲烷、氨气中任意一种或多种。
所述高温气流绝热导管上端一部分高于高处换热器。
所述低温气流绝热导管下端一部分低于低处换热器。
所述低温气流绝热导管或高温气流绝热导管采用多段固定绳分段固定多段绝热管的方式。
所述高处换热器采用以氢气、氦气、氮气、甲烷、氨气中任意一种或多种气体组合物为填充物的气球实现升空和高空固定。
本发明的有益效果在于：
利用地球自然条件，不用额外提供动力源就能实现气流循环发电；高温绝热导管上端一部分高于高处换热器，低温气流绝热导管下端一部分低于低处换热器，有利于控制气流的方向；将海水作为热源，加快启动和提高效率。也可以将低处换热器作为热机工作的低温源，提高热机发电系统的效率。
附图说明
图1为本发明的示意图
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
实施例1
如附图1所示，该装置是一个由高温气流绝热导管，低温气流绝热导管，高处换热器A和低处换热器B组成的密闭装置，装置内部气体在相同温度和压力下，密度小于空气。该装置的形状尽量不随内部气压和外部气压变化而变化。高温绝热导管上端一部分高于高处换热器，低温气流绝热导管下端一部分低于低处换热器，这样利于控制气流的方向。该装置的顶部在大气对流层内部。
本例中，装置中的气体为氢气，形成循环气流前，低处换热器中氢气气压与周围环境气压相同。高处换热器A位于赤道处，高度为海拔10000米。低处换热器B位于赤道处海平面。
步骤2：在装置底部，向低处换热器B输入热量后，产生的高温气流将沿着高温气流绝热导管上升，至高处换热器A处，热量将散发至大气中，冷却后的气流沿着低温气流绝热导管下降至低处换热器B。这样在装置中将形成循环流动的气流。
本例中，由海水作为热源，将热量输入低处换热器B。在启动时，可以用更高温度的热源将热量输入低处换热器B，以加快启动过程，尽快形成循环流动的气流。
步骤3：在装置中安装涡轮机，利用气流发电。
在高温气流绝热导管中安装涡轮机，带动发电机发电。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大气低温源的利用装置，其特征在于，包括高处换热器和低处换热器，以及将高处换热器和低处换热器连接在一起的低温气流绝热导管和高温气流绝热导管，内部气体在相同气压和温度下，密度小于空气，低处换热器所处环境温度高于高处换热器所处环境温度，低处换热器内的气体沿着高温气流绝热导管上升到高处换热器后冷却沿着低温气流绝热导管下降至低处换热器，形成循环流动气流并推动涡轮机进行发电；低处换热器同时可作为附近热机工作的低温源，提高热机发电系统的效率。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述低处换热器位于地球海洋地区。
3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述高处换热器位于大气对流层。
4.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述低处换热器位于地球海平面或海水中。
5.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述高处换热器的海拔高度大于2000米。
6.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述气体为氢气、氦气、氮气、甲烷、氨气中任意一种或多种。
7.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述高温气流绝热导管上端一部分高于高处换热器。
8.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述低温气流绝热导管下端一部分低于低处换热器。
9.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述低温气流绝热导管或高温气流绝热导管采用多段固定绳分段固定多段绝热管的方式。
10.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述高处换热器采用以氢气、氦气、氮气、甲烷、氨气中任意一种或多种气体组合物为填充物的气球实现升空和高空固定。
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