一種自然界熱量利用的系統和方法
【專利摘要】本發明屬于能源利用領域，涉及自然界的熱量利用的方法，特別涉及一種自然界熱量利用的系統和方法。包括壓縮機、第一膨脹機、第二膨脹機、換熱器、液體儲罐。所述壓縮機、第一膨脹機、第二膨脹機共同組成驅動機組，向驅動機械輸出機械能。本發明不僅適用于對自然界空氣、海水或地熱等介質的熱量利用，同時也適用于工廠低溫廢熱的回收利用。
【專利說明】
一種自然界熱量利用的系統和方法
技術領域
[0001]本發明屬于能源利用領域，涉及自然界的熱量利用的方法，特別涉及一種自然界熱量利用的系統和方法。
【背景技術】
[0002]自然界充滿著無限的常溫能源，空氣、海水、地熱等無限量的常溫能源，具有開發潛力。人類在能源利用領域可利用的資源，包括:太陽能、風能、海水潮汐能、江河水力能，石油、天然氣、煤炭等化石類能源，核裂變、核聚變的核能。太陽能、風能、海水潮汐能、江河水力能雖然清潔，但畢竟有限，且會造成人工干擾自然狀態;石油、天然氣、煤炭等化石類能源，都將造成地球溫度的上升、大氣的污染和大氣中溫室氣體二氧化碳含量的上升；核裂變、核聚變的能量，將造成全球溫度的上升。

【發明內容】

[0003]基于此，本發明提供一種自然界熱量利用的系統和方法，利用自然界的資源轉化為機械能。
[0004]本發明技術方案如下:
一種自然界熱量利用的系統，包括壓縮機，所述壓縮機與第一壓力控制閥連通，所述第一壓力控制閥與第一換熱器連通，所述第一換熱器通過第一管路與第二換熱器連通，所述第二換熱器與第二膨脹機連通，所述第二膨脹機與第二壓力控制閥連通，所述第二壓力控制閥分別與第三換熱器、第四換熱器連通；
所述第三換熱器與第一流量控制閥連通；
所述第三換熱器與第一流量控制閥連通的線路與第四換熱器并聯連通，所述并聯連通的總線路與壓縮機連通，
所述并聯連通的總線路上還設有第三管路，所述第三管路上設有第四壓力控制閥；所述第三換熱器與液體儲罐連通，所述液體儲罐與液體輸送栗連通，所述液體輸送栗與第二流量控制閥連通，所述第二流量控制閥與第二換熱器連通，所述第二換熱器通過第二管路與第一換熱器連通，所述第一換熱器與第三壓力控制閥連通，所述第三壓力控制閥與第一膨脹機連通，所述第一膨脹機與第三換熱器連通；
所述壓縮機、第一膨脹機、第二膨脹機共同組成驅動機組，向驅動機械輸出機械能。
[0005]采用所述的系統進行自然界熱量利用的方法，所述方法包括以下步驟:
步驟1:第一工質的氣體由壓縮機壓縮得到壓縮機出口的的第一工質的氣體，通過第一壓力控制閥控制所述壓縮機出口的壓縮后的第一工質的氣體的壓力、從而控制所述壓縮機出口的壓縮后第一工質的氣體的溫度滿足第三方工質的液體的氣化和過熱過程的熱量的需要；
步驟2:所述步驟I壓縮機出口的壓縮后第一工質的氣體通過第一壓力控制閥得到經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體，所述經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體經過第一換熱器、第二換熱器降溫，形成經過換熱器降溫的第一工質的氣體;第三方工質的液體經過第二換熱器加熱氣化為第三方工質的飽和氣體，第三方工質的飽和氣體經過第一換熱器加熱為第三方工質的過熱氣體，由第三壓力控制閥控制第三方工質的過熱氣體的壓力、由第二流量控制閥控制第三方工質的液體的流量從而控制第三方工質的過熱氣體溫度；步驟3:所述步驟2經過換熱器降溫的第一工質的氣體進入第二膨脹機膨脹做功得到第二膨脹機出口的低溫的第一工質，由第二壓力控制閥控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質壓力，壓力降低的同時溫度相應降低;通過第二壓力控制閥控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質的壓力，從而控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質的溫度低于選取的自然界熱源物質的溫度；
步驟4:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質分為兩路，第二膨脹機出口的低溫的第一工質的一路通過第四換熱器由選取的自然界熱源物質加熱，吸收熱量，得到一路加熱的第一工質的氣體；
步驟5:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路由第一流量控制閥控制流量、通過第三換熱器給第一膨脹機出口的第三方工質加熱，吸收熱量，得到另一路加熱的第一工質的氣體；
所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質經過第三換熱器、第四換熱器加熱匯合為匯合后的第一工質的氣體；
步驟6:所述步驟5的匯合后的第一工質的氣體由第四壓力控制閥補充或排放完成壓力控制，得到第一工質的氣體進入壓縮機完成工質的循環；
步驟7:所述步驟2中，第三方工質的過熱氣體經過第三壓力閥得到經過第三壓力閥的第三方工質的過熱氣體后，再進入第一膨脹機膨脹做功；由第三壓力閥控制第三方工質的過熱氣體的壓力、由第二流量閥控制第三方工質的液體的流量從而控制第三方工質的過熱氣體的溫度，從而控制第一膨脹機出口第三方工質接近臨界的亞臨界狀態(溫度、壓力接近且低于臨界點)；
步驟8:所述步驟5中第一膨脹機出口的第三方工質經過第三換熱器換熱冷凝，得到冷凝的第三方工質的液體;第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路由第一流量控制閥控制流量，從而控制冷量，滿足第一膨脹機出口的第三方工質換熱冷凝為液體；
步驟9:所述步驟8中冷凝的第三方工質的液體進入液體儲罐，所述的液體儲罐出口的第三方工質的液體經過壓力提升栗的提壓變為第三方工質的高壓液體、經過第二流量控制閥控制進入第二換熱器，完成第三方工質的循環；
步驟10:壓縮機、第一膨脹機、第二膨脹機共同組成驅動機組，輸出機械能，驅動機械運轉;第四換熱器吸收自然界熱源物質的熱量。
[0006]在所述的步驟I中，第一工質的氣體至少有一次壓縮升溫過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體至少有一次換熱降溫過程，
在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體至少有一次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0007]在所述的步驟2中，第三方工質的液體至少有一次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0008]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體至少有一次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0009]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質至少有一次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收;在所述的步驟5中，第一膨脹機出口的第三方工質的熱量由第二膨脹機出口的第一工質吸收。
[0010]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質的狀態可以為氣體或氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質狀態可以為氣體或氣液混合物。
[0011]所選取的第一工質具有常溫下以氣體形成存在、沸點低于所選擇吸收熱量的自然界熱源物質的溫度的特性，以便于從自然界吸收熱量;所選取的第三方工質具有低臨界溫度、低臨界壓力的特性，以便于第三方工質的液體的氣化和過熱、第一膨脹機處于相對的低壓運行工況。
[0012]本發明有益效果:
1、本發明不僅適用于對自然界空氣、海水或地熱等介質的熱量利用，同時也適用于工廠低溫廢熱的回收利用；
2、本發明可用于機械的驅動，適用于驅動發電機發電、船舶的航行、車輛的行駛、飛機的飛行，驅動發電機發電過程適配于工廠的制冷過程、城市中央空調制冷系統，效益將得以擴展。
[0013]3、本發明的熱量利用不僅沒有大氣溫室氣體的排放，而且不會造成環境溫度的升高，人類在工業化進程中對能源消耗增加，增加了大氣二氧化碳含量、造成環境溫度的上升，制約了人類能源消耗的方式，應用本發明將得以解決。
【附圖說明】
[0014]圖1:本發明系統結構不意圖；
其中:壓縮機J1、第一膨脹機J2、第二膨脹機J3、第一壓力控制閥F1、第二壓力控制閥F2、第一流量控制閥F3、第二流量控制閥F4、第三壓力控制閥F5、第四壓力控制閥F6、第一換熱器El、第二換熱器E2、第三換熱器E3、第四換熱器E4、液體儲罐V、液體輸送栗P ；
第一工質的氣體01，壓縮機出口的壓縮后的第一工質的氣體02，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06，第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路07，第二膨脹機出口的低溫的第一工質的一路08，另一路加熱的第一工質的氣體09，一路加熱的第一工質的氣體10，匯合后的第一工質的氣體11，第三方工質的液體13，第三方工質的飽和氣體14，第三方工質的過熱氣體15，經過第三壓力閥的第三方工質的過熱氣體16，第三方工質17，冷凝的第三方工質的液體18，液體儲罐V出口的第三方工質的液體19。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例來進一步說明本發明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
[0016]實施例1
一種自然界熱量利用的系統，包括壓縮機J1，所述壓縮機Jl與第一壓力控制閥Fl連通，所述第一壓力控制閥Fl與第一換熱器El連通，所述第一換熱器El通過第一管路與第二換熱器E2連通，所述第二換熱器E2與第二膨脹機J3連通，所述第二膨脹機J3與第二壓力控制閥F2連通，所述第二壓力控制閥F2分別與第三換熱器E3、第四換熱器E4連通；
所述第三換熱器E3與第一流量控制閥F3連通；
所述第三換熱器E3與第一流量控制閥F3連通的線路與第四換熱器E4并聯連通，所述并聯連通的總線路與壓縮機Jl連通，
所述并聯連通的總線路上還設有第三管路，所述第三管路上設有第四壓力控制閥F6;所述第三換熱器E3與液體儲罐V連通，所述液體儲罐V與液體輸送栗P連通，所述液體輸送栗P與第二流量控制閥F4連通，所述第二流量控制閥F4與第二換熱器E2連通，所述第二換熱器E2通過第二管路與第一換熱器El連通，所述第一換熱器El與第三壓力控制閥F5連通，所述第三壓力控制閥F5與第一膨脹機J2連通，所述第一膨脹機J2與第三換熱器E3連通。
[0017]實施例2
采用實施例1所述的系統進行自然界熱量利用的方法，所述方法包括以下步驟:
步驟1:第一工質的氣體01由壓縮機Jl壓縮得到壓縮機出口的的第一工質的氣體02，通過第一壓力控制閥Fl控制所述壓縮機出口的壓縮后的第一工質的氣體02的壓力、從而控制所述壓縮機出口的壓縮后第一工質的氣體02的溫度滿足第三方工質的液體13的氣化和過熱過程的熱量的需要；
步驟2:所述步驟I壓縮機出口的壓縮后第一工質的氣體02通過第一壓力控制閥Fl得到經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03，所述經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03經過第一換熱器E1、第二換熱器E2降溫，形成經過換熱器降溫的第一工質的氣體05;第三方工質的液體13經過第二換熱器E2加熱氣化為第三方工質的飽和氣體14，第三方工質的飽和氣體14經過第一換熱器El加熱為第三方工質的過熱氣體15，由第三壓力控制閥F5控制第三方工質的過熱氣體15的壓力、由第二流量控制閥F4控制第三方工質的液體13的流量從而控制第三方工質的過熱氣體15溫度；
步驟3:所述步驟2經過換熱器降溫的第一工質的氣體05進入第二膨脹機J3膨脹做功得到第二膨脹機出口的低溫的第一工質06，由第二壓力控制閥F2控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質06壓力，壓力降低的同時溫度相應降低;通過第二壓力控制閥F2控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的壓力，從而控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的溫度低于選取的自然界熱源物質的溫度；
步驟4:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的分為兩路，第二膨脹機出口的低溫的第一工質的一路08通過第四換熱器E4由選取的自然界熱源物質加熱，吸收熱量，得到一路加熱的第一工質的氣體10;
步驟5:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路07由第一流量控制閥F3控制流量、通過第三換熱器E3由第一膨脹機J2出口的第三方工質17加熱，吸收熱量，得到另一路加熱的第一工質的氣體09;
所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質06經過第三換熱器E3、第四換熱器E4加熱匯合為匯合后的第一工質的氣體11;
步驟6:所述步驟5的匯合后的第一工質的氣體11由第四壓力控制閥F6補充或排放完成壓力控制，得到第一工質的氣體01進入壓縮機Jl完成工質的循環； 步驟7:所述步驟2中，第三方工質的過熱氣體15經過第三壓力閥F5得到經過第三壓力閥F5的第三方工質的過熱氣體16后，再進入第一膨脹機J2膨脹做功；由第三壓力閥F5控制第三方工質的過熱氣體15的壓力、由第二流量閥F4控制第三方工質的液體13的流量從而控制第三方工質的過熱氣體15的溫度，從而控制第一膨脹機J2出口第三方工質17接近臨界的亞臨界狀態(溫度、壓力接近且低于臨界點)；
步驟8:所述步驟5中第一膨脹機J2出口的第三方工質17經過第三換熱器E3換熱冷凝，得到冷凝的第三方工質的液體18;第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路07由第一流量控制閥F3控制流量，從而控制冷量，滿足第一膨脹機J2出口的第三方工質17冷凝為液體；
步驟9:所述步驟8中冷凝的第三方工質的液體18進入液體儲罐V，所述的液體儲罐V出口的第三方工質的液體19經過壓力提升栗P的提壓變為第三方工質的高壓液體13、經過第二流量控制閥F4控制進入第二換熱器E2，完成第三方工質的循環；
步驟10:壓縮機J1、第一膨脹機J2、第二膨脹機J3共同組成驅動機組，輸出機械能，驅動機械E運轉;第一膨脹機出口的第三方工質17的熱量由第二膨脹機出口的第一工質吸收。
[0018]第四換熱器E4吸收自然界熱源物質的熱量。
[0019]在所述的步驟I中，第一工質的氣體01至少有一次壓縮升溫過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03至少有一次換熱降溫過程，
在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05至少有一次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0020]在所述的步驟2中，第三方工質的液體13至少有一次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0021]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體16至少有一次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0022]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06至少有一次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收。
[0023]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的狀態可以為氣體或氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質17狀態可以為氣體或氣液混合物。
[0024]實施例3
按照實施例1所述的方法，其中:
在所述的步驟I中，第一工質的氣體01至少有一次壓縮升溫過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03至少有一次換熱降溫過程，
在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05至少有一次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0025]在所述的步驟2中，第三方工質的液體13至少有一次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0026]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體16至少有一次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0027]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06至少有一次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收。
[0028]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的狀態可以為氣體或氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質17狀態可以為氣體或氣液混合物。
[0029]實施例4
按照實施例1所述的方法，其中:
在所述的步驟I中，第一工質的氣體01有4次壓縮升溫過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03有5次換熱降溫過程，在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05有I次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0030]在所述的步驟2中，第三方工質的液體13有I次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0031]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體16有I次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0032]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06有I次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收。
[0033]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的狀態為氣體;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質17狀態為液體。
[0034]實施例5
按照實施例1所述的方法，其中:
在所述的步驟I中，第一工質的氣體01有2次壓縮過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03有3次換熱降溫過程，在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05有4次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0035]在所述的步驟2中，第三方工質的液體13有2次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0036]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體16有2次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0037]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06有3次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收。
[0038]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的狀態為氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質17狀態為氣液混合物。
[0039]實施例6
按照實施例1所述的方法，其中:
在所述的步驟I中，第一工質的氣體01有4次壓縮升溫過程，
在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體03有5次換熱降溫過程，在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體05有6次膨脹做功降溫過程，完成第一工質的溫度升高、熱量輸出、溫度降低的過程。
[0040]在所述的步驟2中，第三方工質的液體13有5次氣化和過熱的加熱過程，完成第一工質熱量轉移過程。
[0041]在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體16有7次膨脹做功過程，完成第一工質熱量轉換為機械能的過程。
[0042]在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質06有3次從自然界熱源物質吸收熱量過程，完成自然界熱量的吸收。
[0043]所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質06的狀態為氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質17狀態為氣液混合物。
[0044]實施例7
按照實施例1所述的方法，其中:
選取的第一工質具有常溫下以氣體形成存在、沸點低于所選擇吸收熱量的自然界熱源物質的溫度的特性，以便于從自然界吸收熱量;所選取的第三方工質具有低臨界溫度、低臨界壓力的特性，以便于第三方工質的液體的氣化和過熱、第一膨脹機處于相對的低壓運行工況。
[0045]實施例8
采用實施例1所述的系統進行自然界熱量利用的方法，第一、第三工質此時均為二氧化碳，所述方法包括以下:
100Kmol/小時、15°C、0.51795Mpa二氧化碳的氣體01進入壓縮機Jl，由第一壓力控制閥控制壓縮機Jl出口的二氧化碳的氣體02壓力為5.39Mpa，過程中壓縮機出口二氧化碳的氣體02溫度相應升高為228°C ;
通過第一壓力控制閥Fl的二氧化碳的氣體03經過第一換熱器E1、第二換熱器E2換熱降溫，由于流通阻力的因素，壓力、溫度下降，變為5.35Mpa、45°C的經過換熱器降溫的二氧化碳的氣體05;
100Kmol/小時、45°C、5.35Mpa的經過換熱器降溫的二氧化碳的氣體05進入第二膨脹機J3膨脹做功，由第二壓力控制閥F2控制第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳06壓力為
0.53795Mpa，計算得相應的當量溫度為_111V，該第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳06為氣液共存的飽和態，實際溫度為二氧化碳在0.53795Mpa的飽和溫度-55.75°C，其中的液體二氧化碳含量為11.63%，且液體含量由第二膨脹機J3入口二氧化碳16的溫度、壓力決定；內容的數據全為計算值，建議不做修改
第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳06分為兩路，第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳的一路08經過第四換熱器E4由自然界熱源物質的加熱得到一路加熱的二氧化碳的氣體10，第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳的另一路07經過第三換熱器E3的得到另一路加熱的二氧化碳的氣體09，一路加熱的二氧化碳的氣體10與另一路加熱的二氧化碳的氣體09匯合為匯合后的二氧化碳的氣體11;在自然界熱源物質的溫度為30°C情況下，匯合后的二氧化碳的氣體11的溫度為15°C，壓力為0.51795Mpa;第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳的另一路07經過第三換熱器E3由第一流量控制閥F3控制流量、從而控制第一膨脹機J2出口的二氧化碳17處于31°(:、7.06Mpa的亞臨界狀態(溫度、壓力接近且低于臨界點)。
[0046]經過加熱的匯合后的二氧化碳的氣體11，通過第四壓力控制閥F6的補充或排放，從而控制壓縮機Jl入口二氧化碳的氣體01的壓力，輸入到壓縮機Jl，完成循環；
過程中第一換熱器E1、第二換熱器E2放出的的熱量當量于1212 Kmol的液體二氧化碳的氣化和過熱的熱量；
第三換熱器E3冷凝的二氧化碳的液體18，其溫度31°C、壓力7.06Mpa，進入液體二氧化碳儲觸V ；
儲罐V輸出的二氧化碳的液體19由栗提壓至26.2Mpa;
栗提壓后的液體二氧化碳12由閥門F4控制流量為1212Kmol/小時，經過換熱器El氣化、經過換熱器E2過熱得到二氧化碳的過熱氣體15，由閥門F5控制二氧化碳的過熱氣體15的壓力為25.8Mpa，由第二流量控制閥F4控制二氧化碳的液體13的流量從而控制二氧化碳的過熱氣體15的溫度為165°C;
通過第三壓力控制閥F5的二氧化碳的過熱氣體16進入第一膨脹機膨脹做功；
第一膨脹機J2出口的1212Kmo I /小時、7.06Mpa、31°C的二氧化碳17經過換熱器E3得到冷凝的二氧化碳的液體18，其壓力為7.06Mpa、溫度31°C，進入液體二氧化碳儲罐V，完成循環；
第二膨脹機出口的低溫的二氧化碳一路08壓力為0.53795Mpa、-55.75°C、含11.63%液體，經過第四換熱器E4被30°C的自然界熱源物質加熱，吸收3195668KJ/小時的熱量；
壓縮機Jl需輸入7489360KJ/小時能量、第一膨脹機Jl輸出6441161KJ/小時能量、第二膨脹機J2輸出4419105KJ/小時能量、栗P需輸入82213KJ/小時能量，壓縮機J1、第一膨脹機J2、第二膨脹機J3共同組成驅動機組，可輸出3277881KJ/小時的能量，折合功率為910KW;輸出機械能，驅動機械E運轉;第四換熱器E4吸收自然界熱源物質的熱量；
控制的關鍵:控制第一膨脹機J2出口的二氧化碳接近臨界的亞臨界狀態(溫度、壓力接近且低于臨界點)，減少其冷凝為液體過程中放出的熱量，從而增大第四換熱器熱源物質的熱量吸收。
[0047]第四換熱器E4從自然界吸取的熱量轉化為第一膨脹機J2輸出的機械能，可用于機械的驅動，適用于驅動發電機發電、船舶的航行、車輛的行駛、飛機的飛行，驅動發電機發電過程適配于工廠的制冷過程、城市中央空調制冷系統，效益將得以擴展。
[0048]上述的實施例僅為本發明的優選技術方案，而不應視為對于本發明的限制，本申請中的實施例及實施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本發明的保護范圍應以權利要求記載的技術方案，包括權利要求記載的技術方案中技術特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內的等同替換改進，也在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種自然界熱量利用的系統，包括壓縮機(Jl)，其特征在于:所述壓縮機(Jl)與第一壓力控制閥(Fl)連通，所述第一壓力控制閥(Fl)與第一換熱器(El)連通，所述第一換熱器(El)通過第一管路與第二換熱器(E2)連通，所述第二換熱器(E2)與第二膨脹機(J3)連通，所述第二膨脹機(J3)與第二壓力控制閥(F2)連通，所述第二壓力控制閥(F2)分別與第三換熱器(E3)、第四換熱器(E4)連通； 所述第三換熱器(E3)與第一流量控制閥(F3)連通； 所述第三換熱器(E3)與第一流量控制閥(F3)連通的線路與第四換熱器(E4)并聯連通，所述并聯連通的總線路與壓縮機(Jl)連通， 所述并聯連通的總線路上還設有第三管路，所述第三管路上設有第四壓力控制閥(F6)； 所述第三換熱器(E3)與液體儲罐(V)連通，所述液體儲罐(V)與液體輸送栗(P)連通，所述液體輸送栗(P )與第二流量控制閥(F4 )連通，所述第二流量控制閥(F4 )與第二換熱器(E2)連通，所述第二換熱器(E2)通過第二管路與第一換熱器(El)連通，所述第一換熱器(El)與第三壓力控制閥(F5)連通，所述第三壓力控制閥(F5)與第一膨脹機(J2)連通，所述第一膨脹機(J2)與第三換熱器(E3)連通； 所述壓縮機(J1)、第一膨脹機(J2)、第二膨脹機(J3)共同組成驅動機組，向驅動機械(E)輸出機械能。2.采用權利要求1所述的系統進行自然界熱量利用的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:第一工質的氣體(Ol)由壓縮機(Jl)壓縮得到壓縮機出口的壓縮后的第一工質的氣體(02)，通過第一壓力控制閥(Fl)控制所述壓縮機出口的壓縮后的第一工質的氣體(02)的壓力、從而控制所述壓縮機出口的壓縮后第一工質的氣體(02)的溫度滿足第三方工質的液體(13)的氣化和過熱過程的熱量的需要； 步驟2:所述步驟I壓縮機出口的壓縮的后第一工質的氣體(02)通過第一壓力控制閥(Fl)得到經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體(03)，所述經過第一壓力控制閥后的第一工質的氣體(03)經過第一換熱器(E1)、第二換熱器(E2)降溫，形成經過換熱器降溫的第一工質的氣體(05);第三方工質的液體(13)經過第二換熱器(E2)加熱氣化為第三方工質的飽和氣體(14)，第三方工質的飽和氣體(14)經過第一換熱器(El)加熱為第三方工質的過熱氣體(15)，由第三壓力控制閥(F5)控制第三方工質的過熱氣體(15)的壓力、由第二流量控制閥(F4)控制第三方工質的液體(13)的流量從而控制第三方工質的過熱氣體(15)溫度； 步驟3:所述步驟2經過換熱器降溫的第一工質的氣體(05)進入第二膨脹機(J3)膨脹做功得到第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)，由第二壓力控制閥(F2)控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)的壓力，壓力降低的同時溫度相應降低;通過第二壓力控制閥(F2)控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)的壓力，從而控制所述第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)的溫度低于選取的自然界熱源物質的溫度； 步驟4:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)的分為兩路，第二膨脹機出口的低溫的第一工質的一路(08)通過第四換熱器(E4)由選取的自然界熱源物質加熱，吸收熱量，得到一路加熱的第一工質的氣體(10); 步驟5:所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路(07)由第一流量控制閥(F3)控制流量、通過第三換熱器(E3)由第一膨脹機(J2)出口的第三方工質(17)加熱，吸收熱量，得到另一路加熱的第一工質的氣體(09); 所述步驟3第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)經過第三換熱器(E3)、第四換熱器(E4)加熱匯合為匯合后的第一工質的氣體(11); 步驟6:所述步驟5的匯合后的第一工質的氣體(11)由第四壓力控制閥(F6)補充或排放完成壓力控制，得到第一工質的氣體(01)進入壓縮機(Jl)完成工質的循環； 步驟7:所述步驟2中，第三方工質的過熱氣體(15)經過第三壓力閥(F5)得到經過第三壓力閥(F5)的第三方工質的過熱氣體(16)后，再進入第一膨脹機(J2)膨脹做功；由第三壓力閥(F5)控制第三方工質的過熱氣體(15)的壓力、由第二流量閥(F4)控制第三方工質的液體(13)的流量從而控制第三方工質的過熱氣體(15)的溫度，從而控制第一膨脹機(J2)出口第三方工質(17)接近臨界的亞臨界狀態； 步驟8:所述步驟5中第一膨脹機(J2)出口的第三方工質(17)經過第三換熱器(E3)換熱冷凝，得到冷凝的第三方工質的液體(18);第二膨脹機出口的低溫的第一工質的另一路(07)由第一流量控制閥(F3)控制流量，從而控制冷量，滿足第一膨脹機(J2)出口的第三方工質(I 7)換熱冷凝為液體； 步驟9:所述步驟8中冷凝的第三方工質的液體(18)進入液體儲罐(V)，所述的液體儲罐(V)出口的第三方工質的液體(19 )經過壓力提升栗(P )的提壓變為第三方工質的高壓液體(13)、經過第二流量控制閥(F4)控制進入第二換熱器(E2)，完成第三方工質的循環； 步驟10:壓縮機(J1)、第一膨脹機(J2)、第二膨脹機(J3)共同組成驅動機組，輸出機械能，驅動機械(E)運轉;第四換熱器(E4)吸收自然界熱源物質的熱量。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于， 在所述的步驟I中，第一工質的氣體(01)至少有一次壓縮升溫過程， 在所述的步驟2中，經過第一壓力控制閥(Fl)后的第一工質的氣體(03)至少有一次換熱降溫過程， 在所述的步驟3中，經過換熱器降溫的第一工質的氣體(05)至少有一次膨脹做功降溫過程。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于: 在所述的步驟2中，第三方工質的液體(13 )至少有一次氣化和過熱的加熱過程。5.根據權利要求2所述的自然界熱量利用的方法，其特征在于: 在所述的步驟7中，第三方工質的過熱氣體(16)至少有一次膨脹做功過程。6.根據權利要求2所述的自然界熱量利用的方法，其特征在于， 在所述的步驟4中，第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)至少有一次從自然界熱源物質吸收熱量過程； 在所述的步驟5中，第一膨脹機出口的第三方工質(17 )的熱量由第二膨脹機出口的第一工質吸收。7.根據權利要求2所述的自然界熱量利用的方法，其特征在于:所述步驟3中第二膨脹機出口的低溫的第一工質(06)的狀態可以為氣體或氣液混合物;所述步驟5、步驟7、步驟8中的第三方工質(17)狀態可以為氣體或氣液混合物。8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于:所述第一工質具有常溫下以氣體形成存在、沸點低于所選擇吸收熱量的自然界熱源物質的溫度的特性，；所選取的第三方工質具有低臨界溫度、低臨界壓力的特性。
【文檔編號】F01K27/00GK105971681SQ201610385466
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】崔靜思
【申請人】崔靜思