温差发电设备的制造方法_3

文档序号:8678504阅读:来源:国知局
经过前几级单元管1111的加热结构132,直接从该层采集热海水作为较高温介质,实际应用中将这些级数较高的单元管1111的加热结构132独立作为另外一套串联系统,单独输送热海水即可。
[0047]这种多级式单元管1111的方式,相当于在转化管11的垂直段内,按照一定的长度分为多个温差能采集段进行温差梯度式采集。每段的下半端为加热段,上半端为制冷段,与热海水和冷海水进行热交换,每一段都经历液态二氧化碳在下半端逐步汽化膨胀上升,在上半端逐步液化收缩,形成从下往上的压差推动汽流往上运动,温差热能最终转换为液态二氧化碳重力势能。对较高温的海水而言,下一段的海水流出后,温度降低几度,可流入上一段继续利用;对较低温的海水而言,上一段的海水流出后,温度上升几度,可流入下一段继续利用,结合海洋温度随深度的变化特征,可形成如20°C、16°C、12°C、8°C等的温差利用段,对海洋温差能进行多级温差利用,即多级式采集。多级式采集可大幅度提高海洋温差能的热能利用率,使温差多次做功,单位海水采能面积提供的热量,让工质可以上升的实际高度更高,即转化的重力势能更多,最后发电的效率也更高。
[0048]当工质由单元管1111进入其上方单元管1111的时候,由于在下方单元管1111上部为冷却状态,工质的压强较低,而在上方单元管1111下部为加热状态,工质的压强较高,所以需要接口加压装置114,在工质经过两单元管1111连接处时提升其压强,抵消两单元管1111之间的压强差,使工质能顺利的自下而上进入另外一级单元管1111。
[0049]接口加压装置114可由多种结构实现,例如图3所示的动力加压式,其内部设有用于增加的增压泵,工质经过增压泵1144时,增压泵1144输出动力增加其压力;或者如图4所示,采用重力加压式,包括通过管道1143连通的第一接口 1141和第二接口 1142,第一接口 1141的位置高于第二接口 1142,在相互连接的两单元管1111中,第一接口 1141连接于下方的单元管1111上端,第二接口 1142连接于上方的单元管1111下端。从下方的单元管1111上升的工质进入第一接口 1141,通过管道1143沿箭头所示方向下降一部分高度,从第二接口 1142流出进入上方的单元管1111,其原理是将工质的一部分重力势与前述的压强差抵消,使其能顺利的进入上方的单元管1111。
[0050]为了提高发电效率,本实施例还采用了多条转化管11同时工作的模式,即多方式采能。如图1所示,多条转化管11以导流管12为轴线,空间上围绕设置在其外周,各自结构相同。在导流管12上端设有上部集液器121,各组转化管11的上连接段112均连通于上部集液器121,从各转化管11流出的液态工质汇集到上部集液器121中,然后进入导流管
12。多条转化管11提高了空间利用率,也大大增加了海水中单位采能面积内的采能效率,整体的发电成降低,使其更易实际推广,进行商业建设。
[0051]如图1所示,为了便于维护,温差发电设备I还包括护理容器116,护理容器116连接于导流管12的下端,在对温差发电设备11整体护理时,可将工质排入护理容器116中进行储藏,使温差发电设备I的维护过程更为容易,且工质不易泄露。
[0052]本实施例中的温差发电设备1,其特点主要在于能量采集积累和统一发电。基于海洋温差能温差小、能量密度低,但热能总量多,取之不尽的特点,以二氧化碳作为工质,在海洋温度范围内,利用l°c温差可使二氧化碳气体升高100多米的放大效应,用温热海水加热液态二氧化碳使其汽化升高到一定的高度,再用冷海水或冷空气将其冷却变为液态,将小温差热能转换为二氧化碳的液态重力势能。热能转化成重力势能的过程自身消耗能量极少,可以把大量的小温差热能积聚为液态二氧化碳的重力势能,能量密度提高,采用这种小温差放大为大的势能差作为海洋温差能的采集方法,在一定的海洋采能面积内,结合多级式和多方式采能,对海洋温差能进行高效的采集积累,积累为二氧化碳的液态重力势能,然后通过叶轮发电机组发电以将所积累的二氧化碳液态重力势能统一转化成电能,这种大功率统一发电的方式有效的提高能量转换率。采用这种海洋温差发电方法,可大幅度提高了海洋温差能的热能利用率,为海洋温差能处于小温差条件下的热能利用提供一种行而有效的方法。
[0053]实施例二:
[0054]本实施例的温差发电设备la,其主要应用于较为寒冷地带,由于寒冷地带空气温度较低,尤其在深冬,高空的空气和海面下的海水温度温差较大,可以借助其温差进行发电。在具体实施中,温差发电设备Ia的下端设置在海面下,以从该处采集到的4?5摄氏度的海水作为较高温的介质,上端延伸到高空,以高空中低于O摄氏度的空气作为较低温的介质。
[0055]如图5所示,本实施例中的温差发电设备Ia与实施例一中的温差发电方法原理相同,整体结构与实施例一中的温差发电设备I也大体相同,只有以下部分存在差异:
[0056]1、冷却介质不同,实施例一中,需要从深海抽取低温海水供冷却用,而本实施例中直接借助外界的寒冷空气进行冷却。
[0057]2、控温结构不同,由于本实施例中直接借助外界寒冷空气进行冷却,所以可采用结构更简单冷却结构131a,例如安装相应的散热片结构,增加散热效率,提高冷热交换速度,也可以直接依靠转化管I Ia本身与外界的热交换进行冷却。
[0058]3、无多级单元管结构,由于整体环境较为寒冷,即使是海水中抽出的作为热源的热海水,其温度也非常有限,而实际液化工质,更多的是依靠更高的压强,所以没有必要设置多级上升的单元管;
[0059]4、如图5所示,在竖直段Illa的中部设置中部输出管117,相应地,导流管12a中部也对应设置有中部集液器123,中部输出管117连接至中部集液器123。
[0060]5、如图6所示,在海水中的加热结构132沿着流体的方向稍微往上提升,有利于工质液体的汽化和气体的顺畅通行。
[0061]本实施例中的温差发电设备Ia在四季都可以保持较低的气温的地区,可以依靠外界的冷空气冷却,恒定持续的使工质转化持续发电;而在温度环境一年四季有变化的区域,例如北方邻海的寒冷地区,其温差的差异也随着气温而变化,在温差较小的时候,工质难以上升到转化管Ila的最高处,导致发电效率大大降低,而转化管Ila中部设置的中部输出管117,可使工质可以在上升到转化管Ila中部时,即通过进入导流管12a的中部集液器123,从而进行发电。虽然降低了工质实际上升的高度,但是增加了实际参与做工的工质总量,使本实施例中的温差发电设备Ia在温差较小的环境下,也能进行一定程度的发电,对环境的适应性更强。
[0062]本实施例中的温差发电设备Ia也可以应用于寒冷地区的陆地上,借助附近可采用的热源,例如温泉、地热等作为介质进行发电,对环境的适应性较强,是易于商业推广的温差发电技术。
[0063]实施例三
[0064]本实施例中的温差发电设备Ib,应用于深海(深度超过500米)中,以深海中的低温海水作为
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