液態氮發電、製冷熱一體化裝置的製作方法
2023-04-25 20:07:41
專利名稱：液態氮發電、製冷熱一體化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電裝置，尤其涉及一種利用液態氮發電過程中的冷熱綜合利用的裝置。
背景技術：
當前，能源形勢日趨嚴峻，石油、煤炭、天然氣、水、電等價格日趨上漲；尤其是石油、煤炭、天然氣等能源的利用所帶來的環境汙染問題、溫室效應問題日益加劇。開發能源新途徑、節約、有效利用能源越來越受到人們的重視。目前市場上出售的熱水器、各種空調器、電冰箱和發電機等，雖然能提供各自獨立的功能，但效率低、能耗大、受環境影響大、環境汙染、功能單一。因而，節約原能源，降低能耗，廢熱、廢冷有效利用技術已成為擺在科技人員面前的一大課題。
發明內容
為了解決目前利用煤發電所造成的環境汙染及煤資源浪費大的問題，本實用新型的目的是尋找一種新的發電源，以降低能源消耗，減環境汙染、集供熱、供冷、供電、供水為一體的液態氮發電、製冷熱一體化裝置。
本使用新型的技術方案是以下述方式實現的一種用液態氮發電過程中的冷熱綜合利用的裝置，它包括儲液器、高壓泵、回熱器、蒸發器、膨脹機、發電機、壓縮機、散熱器、節流膨脹管，其中儲液器為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵進口連接，高壓泵出口與回熱器回熱管路進口連接，回熱管路出口與蒸發器進口連接，蒸發器出口與膨脹機進口連接，膨脹機與發電機連接，膨脹機回流出口與回熱器回流進口連接，回熱器回流出口與壓縮機進口連接，壓縮機出口與散熱器連接，散熱器與節流膨脹管連接，節流膨脹管與液氮儲液器回流口連接。
所述的蒸發器下面設置有一冷凝水收集器，冷凝水收集器是一個集水槽，實現冷凝水的收集、儲存與排放。
所述的蒸發器上裝有風機。
所述的液氮儲液器通過閥門與節流膨脹管連接。
所述的液氮儲液器上還裝有一預裝液閥門。
所述的散熱器分別與冷卻水進水管、冷卻水排水管連接。
儲液器1是液態氮工質的儲存器，具有良好的絕熱效果，儲液器1上有預裝液閥15。高壓泵2在電力驅動下能將液態氮工質泵入回熱器3。回熱器3是一種換熱效率極高的氣-液換能器，在這裡，氣態工質的餘熱被液態工質吸收。液態工質被預熱同時氣態工質被預冷，充分提高了熱利用效率。蒸發器5具有較大的熱交換面積與環境空氣接觸，液態氮工質在這裡吸收空氣裡的熱量迅速沸騰轉變成為相對高溫、高壓的氣態工質。同時環境空氣在風機6的驅動下進入蒸發器5與工質進行熱交換，成為冷風供採冷。膨脹機8是將高溫、高壓的氣態工質的內能轉變為機械能的裝置。氣態工質經膨脹機8後，將自身的內能轉變為機械能從而壓力下降、溫度降低。發電機7是將機械能轉變為電能的裝置，在這裡，由膨脹機8驅動。壓縮機9策動回熱器3和節流膨脹管13中的低壓氣態工質在較大的壓力下進入散熱器10。由於壓縮機9的作用，使得工質的溫度升高。散熱器10是一種散熱面積較大的氣-液換能器，冷卻用水從冷卻水進水管11進入與氣態工質逆流進行熱量交換溫度升高後由冷卻水排水管12排出，供採暖用。同時氣態工質的溫度降低。離開散熱器10的高壓氣態工質進入節流膨脹管13，由於節流膨脹發生焦耳-湯姆孫正效應溫度顯著降低。節流膨脹管13中由於壓縮機9的抽氣作用保持低壓。膨脹後的低溫工質氣體再被壓縮機9重複壓縮，在散熱器10和節流膨脹管13中反覆循環，直到有部分氣態工質液化從節流膨脹管13中經閥門14流入儲液器1完成整個循環過程。
本實用新型的極效果是1、節能、再生能，本實用新型在利用電能的同時吸收空氣中的熱能提供再生電能。
2、效率高，本實用新型充分利用回熱技術、確保整個過程能量流失率降低，效率極高。
3、環保，本實用新型採用電能、吸收利用環境空氣中的熱能。無任何汙染、零排放，對減緩全球溫度升高和降低溫室效應有非常積極和長遠的意義。
4、一機多用，本實用新型能同時實現供熱、供冷、供電、供水等多種功能。
5、結構簡單、集成化程度高、規模可大可小、安裝方便本實用新型規模大的可用於電網調峰、小的可用於家庭。
圖1為本實用新型的結構原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
由圖1可以看出本實用新型包括儲液器1、高壓泵2、回熱器3、蒸發器5、膨脹機8、發電機7、壓縮機9、散熱器10、節流膨脹管13，其中儲液器1為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵2進口連接，高壓泵2出口與回熱器3回熱管路進口連接，回熱管路出口與蒸發器5進口連接，蒸發器5出口與膨脹機8進口連接，膨脹機8與發電機7連接，膨脹機8回流出口與回熱器3回流進口連接，回熱器3回流出口與壓縮機9進口連接，壓縮機9出口與散熱器10連接，散熱器10與節流膨脹管13連接，節流膨脹管13與液氮儲液器回流口連接。
由圖1還可以看出蒸發器5下面設置有一冷凝水收集器4，冷凝水收集器4是一個集水槽，實現冷凝水的收集、儲存與排放。
由圖1還可以看出蒸發器5上面裝有風機6。
由圖1還可看出液氮儲液器通過閥門14與節流膨脹管13連接。
由圖1還可看出液氮儲液器上還裝有一預裝液閥門15。
由圖1還可看出散熱器10分別與冷卻水進水管11、冷卻水排水管12連接。
本實用新型的工質循環過程如下首先經預裝液閥門15在液氮儲液器1中注入液態氮工質。液態氮工質在高壓泵2作用下進入回熱器3進行預熱交換後壓入蒸發器5，吸熱沸騰成為氣態工質，溫度升高、壓力變大。經過膨脹機8時對外做功，進而通過發電機7將吸收的熱能轉變為電能，同時溫度降低、氣壓下降，再經回熱器3進一步降溫。然後在壓縮機9作用下進入散熱器10散熱，而後進入節流膨脹管13中節流膨脹降溫最終成為液態工質完成循環過程。
整個過程中能量的變化如下液態氮從液氮儲液器依次至高壓泵2、回熱器3、蒸發器5完成吸熱過程；在膨脹機8中完成膨脹做功過程，再回到回熱器3中完成放熱過程；在壓縮機9完成外力做功過程；到散熱器10完成放熱過程；最後經節流膨脹管13變為液態氮進入液氮儲液器內。
供熱過程在壓縮機9作用下，由於外力做功，氣態工質在散熱器10中放出大量熱在節流膨脹管13中轉變為液態。為了利用此過程放出的大量熱能同時提高能效，減少外力做功。本實用新型在散熱器10中採用水冷卻，由冷卻水對外提供熱能。
供冷過程；環境空氣在風機6作用下在蒸發器5與工質進行熱量交換，將熱量傳給工質從而溫度降低形成冷風，實現對外供冷。
供電過程液態氮工質在回熱器3和蒸發器5中吸收熱量，迅速汽化形成相對高溫高壓氣體，在膨脹機8中實現熱能到機械能的轉變過程，進而由膨脹機8驅動發電機7對外供電。
冷凝水收集過程環境空氣在蒸發器5的換熱表面，將大量熱量傳遞給循環工質而溫度降低，空氣中的水蒸汽遇冷在蒸發器5的表而凝成水滴落入冷凝水收集器4中實現對外供水目的。
權利要求1.一種液態氮發電、製冷熱一體化裝置，它包括儲液器(1)、高壓泵(2)、回熱器(3)、蒸發器(5)、膨脹機(8)、發電機(7)、壓縮機(9)、散熱器(10)、節流膨脹管(13)，其特徵在於儲液器(1)為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵(2)進口連接，高壓泵(2)出口與回熱器(3)回熱管路進口連接，回熱管路出口與蒸發器(5)進口連接，蒸發器(5)出口與膨脹機(8)進口連接，膨脹機(8)與發電機(7)連接，膨脹機(8)回流出口與回熱器(3)回流進口連接，回熱器(3)回流出口與壓縮機(9)進口連接，壓縮機(9)出口與散熱器(10)連接，散熱器(10)與節流膨脹管(13)連接，節流膨脹管(13)與液氮儲液器回流口連接。
2.根據權利要求1所述的液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其特徵在於所述的蒸發器(5)下面設置有一冷凝水收集器(4)，冷凝水收集器(4)是一個集水槽。
3.根據權利要求1所述的液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其特徵在於所述的蒸發器5上裝有風機(6)。
4.根據權利要求3所述的液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其特徵在於所述的液氮儲液器通過閥門(14)與節流膨脹管(13)連接。
5.根據權利要求4所述的液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其特徵在於所述的液氮儲液器上還裝有一預裝液閥門(15)。
6.根據權利要求5所述的液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其特徵在於所述的散熱器(10)分別與冷卻水進水管(11)、冷卻水排水管(12)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種液態氮發電、製冷熱一體化裝置，其中儲液器為液氮儲液器，液氮儲液器出口與高壓泵進口連接，高壓泵出口與回熱器回熱管路進口連接，回熱管路出口與蒸發器進口連接，蒸發器出口與膨脹機進口連接，膨脹機與發電機連接，膨脹機回流出口與回熱器回流進口連接，回熱器回流出口與壓縮機進口連接，壓縮機出口與散熱器連接，散熱器與節流膨脹管連接，節流膨脹管與液氮儲液器回流口連接。本裝置一機多用，能同時實現供熱、供冷、供電、供水等多種功能；節能、在利用電能的同時吸收空氣中的熱能提供再生電能；環保，採用電能、吸收利用環境空氣中的熱能。無汙染、零排放。
文檔編號F25B9/06GK2856871SQ20052003202
公開日2007年1月10日 申請日期2005年9月29日 優先權日2005年9月29日
發明者黃志剛 申請人:黃志剛