CN105423399A - 一种供热方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热方法，将有压蒸汽深度膨胀转换成工质气流，利用所述工质气流引射形成负压使与被引射气体相平衡的液体汽化吸热，将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热。本发明还公开了应用所述方法的装置。本发明所公开的供热方法及其装置的热能利用率高，可同时提供热能、冷能和动力，大大提高对燃料的利用率，可以获得多于燃料热值的热量。

Description

一种供热方法及其装置

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种供热方法及其利用所述方法的装置。

背景技术

利用燃料在锅炉内燃烧形成热流体或蒸汽，再以所述热流体和/或蒸汽对外供热的系统广泛被应用，特别是气候寒冷地区作为采暖的重要系统而被广泛应用，然而这种形式获得的热量最多不超过燃料燃烧所放出的热量，严重浪费了燃料燃烧过程所具有的高品位热能，因此，需要发明一种新型供热方法及其装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1，一种供热方法，将有压蒸汽深度膨胀转换成工质气流，利用所述工质气流引射形成负压使与被引射气体相平衡的液体汽化吸热，将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热。

方案2，在方案1的基础上，进一步选择性地，将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体以气态、气液混合状态或液态的形式推动做功机构后作为热源对外供热。

方案3，在方案1或方案2的基础上，进一步选择性地，将与被引射气体相平衡的液体汽化吸热过程作为制冷过程使用。

方案4，在方案1至方案3中任一方案的基础上，进一步选择性地，使经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热后，其中一部分被加压后输送至所述有压蒸汽的发生器中。

方案5，一种利用方案1至方案4中任一方案所述供热方法的装置，包括锅炉、喷射泵、减压汽化器和供热热交换器，所述锅炉的蒸汽出口与所述喷射泵的动力流体入口连通或所述锅炉的蒸汽出口设为所述喷射泵的动力流体入口，所述喷射泵的被引射流体入口与所述减压汽化器的气相区连通，所述喷射泵的流体出口与所述供热热交换器连通。

方案6，在方案5的基础上，进一步选择性地，在所述喷射泵的流体出口与所述供热热交换器之间的连通通道上设置做功机构。

方案7，在方案5的基础上，进一步选择性地，使所述减压汽化器作为冷源对外吸热制冷。

方案8，在方案5至方案7中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述供热热交换器的液体出口与所述减压汽化器连通。

方案9，在方案8的基础上，进一步选择性地，在所述供热热交换器和所述减压汽化器之间的连通通道上设置节流阀。

方案10，在方案5至方案9中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述供热热交换器的液体出口经加压泵与所述锅炉连通。

本发明中，所谓的“深度膨胀转换”是指利用膨胀过程形成静压低于1MPa、0.9MPa、0.8MPa、0.7MPa、0.6MPa、0.5MPa、0.4MPa、0.3MPa、0.2MPa、0.1MPa、0.09MPa、0.08MPa、0.07MPa、0.06MPa、0.05MPa、0.04MPa、0.03MPa、0.02MPa、0.01MPa、0.009MPa、0.008MPa或低于0.007MPa的气流的过程。

本发明中，所谓的“蒸汽”是指在本发明所公开的条件下由液体汽化而成的气态物质，包括水蒸汽或其他单质或化合物的蒸汽。

本发明中，所谓的“减压汽化器”是指通过降低压力使液体汽化的装置。

本发明人认为当具有一定压力和一定温度的气体工质(包括蒸汽)膨胀(例如，通过喷管，所谓的“喷管”包括喷射通道、拉瓦尔喷管等)到极限状态(所谓的极限状态是指在这一过程或在整个循环中所能达到的最低的压力状态)或接近极限状态并加速到相应速度，这个时候尽管高速运动的工质具有高于低温热源的温度，但是这时对此高速运动的工质进行冷却并不影响这些高速运动工质的做功能力。在至今为止的所有热功转换循环中，例如卡诺循环及其他一切循环中，所谓的“冷却过程”即低温热源接受热量的过程，均是发生在工质做功后，但是本发明人认为，只要工质膨胀加速到极限状态或接近极限状态，就可对工质进行冷却，因此，我们可以将冷却过程设置在做功机构或做功过程前，这样，可以为人们提供更多的对于做功机构的选择和做功方式的选择，并将大幅度降低对做功机构尤其是透平机构的耐热性的要求，这将为热功转换系统的设计和制造开启另一个方向。本发明人将工质膨胀到极限或接近极限状态并加速到相应速度，即使冷却也不影响做功能力的性质，可形象地称之为“动能不冷”。

本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明人认为，动量守恒定律和角动量守恒定律不正确，例如在一个悬挂在空中的盒子内安上一个喷管，由东向西喷射，喷管喷出的工质打击到盒子西侧内壁上的一个叶轮，这时叶轮会旋转，而整个盒子会向东移动，对于盒子来讲，外部并没有对其实施任何作用，所有的事情都是发生在盒子内部的，因此动量守恒定律是不正确的；有两个质量相同、形状相同的圆盘悬挂在空中，两个圆盘相邻且可按照自己的轴心旋转，使两个圆盘向相反方向以同样的速度旋转，一个圆盘的角动量是+A，另一个圆盘的角动量是-A，这样由两个圆盘所构成的系统的动量是零，外界几乎以零代价可以使其中一个圆盘翻转，这样两个圆盘构成的系统的角动量则要么是+2A，要么是-2A，由此可见角动量不守恒。

本发明人认为，Corioliseffect的本质是因为角动量不守恒构成的。

本发明人认为，角动量不守恒的另一个例子为：一个人从一个旋转盘的远心处向近心处行走时，会使系统的旋转动能增加，但是当此人从旋转盘的近心处跳跃到旋转盘的远心处时，旋转盘的转速会降低，但是由于系统内的旋转动能较大，旋转盘的转速不会降低到原有状态，而应该是在原有转速(即此人即将开始向近心处行走时，旋转盘的转速)和此人达到所述近心处时的旋转盘的转速之间的某个转速，这样系统的角动量就增加了。

本发明人认为，天体相互运动必然产生引力相互作用，引力相互作用必然产生物质流动和/或物体形变，由于物质流动和物体形变均为不可逆过程，即均为产生热量的过程，因此引力场作用下的物质流动和物体形变必然产生热量，这种形式产生的热量必然消耗天体的动能，随着时间的推移，经过漫长的过程，天体会逐渐丧失动能，最终天体会相互合并(或相互吞噬)，最终宇宙形成一个质点，这个质点的温度和压力都会剧烈上升，从而形成剧烈的爆炸(由于温度和压力剧烈上升也会引起化学反应和核反应)，爆炸重新形成天体运动状态，即使天体具有动能，天体之间再次形成相互相对运动和相互作用，进入下一个循环。因此可以认为宇宙的存在与发展其实是一个热力学循环过程。这种过程的本质可以简单、易懂地概括为“你惹我，我就一定吞噬你”，由此可见，存在交替作用的主体其最终结局就是相互吞噬、相互合并。

本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但又是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。

本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20％左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20％左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。

众所周知，在经济学中，对信息不对称和信息对称的研究都授予过诺贝尔奖，可见交易双方拥有信息的状态决定交易成败、交易的公平性和交易的利润。交易的本质其实是信息交易。为本发明人认为，专利具有信息零对称性，即交易双方对专利的真正价值都知之甚少。专利信息零对称属性，如不破解，运营很难实现。专利的信息零对称性决定了专利运营的科学性和复杂性。在普通商品交易中，信息不对称有利于促进交易，提高利润。而对专利而言，则完全不同，专利需要解决技术问题，专利的价值在专利运用中很快被知晓，所以专利必须货真价实，信息零对称和信息不对称必然都会严重阻碍专利运营，解决专利信息零对称问题，使交易双方在高水平上信息对称是专利运营企业的根本工作。

本发明的有益效果如下:

本发明所公开的供热方法及其装置的热能利用率高，可同时提供热能、冷能和动力，大大提高对燃料的利用率，可以获得多于燃料热值的热量。

附图说明

图1：本发明实施例5的结构示意图；

图2：本发明实施例6的结构示意图；

图3：本发明实施例8的结构示意图；

图4：本发明实施例9的结构示意图；

图5：本发明实施例10的结构示意图；

图中：1锅炉，2喷射泵，3减压汽化器，4供热热交换器，5做功机构，6节流阀，7加压泵。

具体实施方式

实施例1

一种供热方法，将有压蒸汽深度膨胀转换成工质气流，利用所述工质气流引射形成负压使与被引射气体相平衡的液体汽化吸热，将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热。

实施例2

一种供热方法，在实施例1的基础上，进一步将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体以气态、气液混合状态或液态的形式推动做功机构后作为热源对外供热。

实施例3

一种供热方法，在实施例1的基础上，进一步将与被引射气体相平衡的液体汽化吸热过程作为制冷过程使用。

作为可变换的实施方式，实施例2也可进一步将与被引射气体相平衡的液体汽化吸热过程作为制冷过程使用。

实施例4

一种供热方法，在实施例1的基础上，进一步使经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热后，其中一部分被加压后输送至所述有压蒸汽的发生器中。

作为可变换的实施方式，实施例1至实施例4及其可变换的实施方式均可进一步使经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热后，其中一部分被加压后输送至所述有压蒸汽的发生器中。

实施例5

一种供热装置，如图1所示，包括锅炉1、喷射泵2、减压汽化器3和供热热交换器4，所述锅炉1的蒸汽出口与所述喷射泵2的动力流体入口连通，所述喷射泵2的被引射流体入口与所述减压汽化器3的气相区连通，所述喷射泵2的流体出口与所述供热热交换器4连通。

实施例6

一种供热装置，如图2所示，在实施例5的基础上，进一步在所述喷射泵2的流体出口与所述供热热交换器4之间的连通通道上设置做功机构5。

作为可变换的实施方式，所述做功机构5可选择性地选择设为速度型做功机构或容积型做功机构。

实施例7

一种供热装置，在实施例5的基础上，进一步使所述减压汽化器3作为冷源对外吸热制冷。

作为可变换的实施方式，实施例6也可进一步使所述减压汽化器3作为冷源对外吸热制冷。

实施例8

一种供热装置，如图3所示，在实施例6的基础上，进一步使所述供热热交换器4的液体出口与所述减压汽化器3连通。

作为可变换的实施方式，实施例5至实施例7及其可变换的实施方式均可进一步使所述供热热交换器4的液体出口与所述减压汽化器3连通。

实施例9

一种供热装置，如图4所示，在实施例8的基础上，进一步在所述供热热交换器4和所述减压汽化器3之间的连通通道上设置节流阀6。

作为可变换的实施方式，实施例8的可变换的实施方式均可进一步在所述供热热交换器4和所述减压汽化器3之间的连通通道上设置节流阀6。

实施例10

一种供热装置，如图5所示，在实施例9的基础上，进一步使所述供热热交换器4的液体出口经加压泵7与所述锅炉1连通。

作为可变换的实施方式，实施例5至实施例9及其可变换的实施方式均可进一步使所述供热热交换器4的液体出口经加压泵7与所述锅炉1连通。

作为可变换的实施方式，本发明所有实施方式中所述装置均可进一步选择性地选择使所述锅炉1的蒸汽出口与所述喷射泵2的动力流体入口连通或设为所述喷射泵2的动力流体入口。

作为可变换的实施方式，可选择性地选择在所述热热交换器4的液体出口与所述锅炉1连通通道上设置控制阀。

作为可变换的实施方式，本发明所有所述供热装置均适用于所有所述供热方法。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种供热方法，其特征在于：将有压蒸汽深度膨胀转换成工质气流，利用所述工质气流引射形成负压使与被引射气体相平衡的液体汽化吸热，将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热。

2.如权利要求1所述供热方法，其特征在于：将经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体以气态、气液混合状态或液态的形式推动做功机构后作为热源对外供热。

3.如权利要求1所述供热方法，其特征在于：将与被引射气体相平衡的液体汽化吸热过程作为制冷过程使用。

4.如权利要求2所述供热方法，其特征在于：将与被引射气体相平衡的液体汽化吸热过程作为制冷过程使用。

5.如权利要求1至4中任一项所述供热方法，其特征在于：经过引射过程后的所述工质气流和所述被引射的气体作为热源对外供热后，其中一部分被加压后输送至所述有压蒸汽的发生器中。

6.一种利用权利要求1至5中任一项所述供热方法的装置，包括锅炉(1)、喷射泵(2)、减压汽化器(3)和供热热交换器(4)，其特征在于：所述锅炉(1)的蒸汽出口与所述喷射泵(2)的动力流体入口连通或所述锅炉(1)的蒸汽出口设为所述喷射泵(2)的动力流体入口，所述喷射泵(2)的被引射流体入口与所述减压汽化器(3)的气相区连通，所述喷射泵(2)的流体出口与所述供热热交换器(4)连通。

7.如权利要求6所述装置，其特征在于：在所述喷射泵(2)的流体出口与所述供热热交换器(4)之间的连通通道上设置做功机构(5)。

8.如权利要求6所述装置，其特征在于：所述减压汽化器(3)作为冷源对外吸热制冷。

9.如权利要求6至8中任一项所述装置，其特征在于：所述供热热交换器(4)的液体出口与所述减压汽化器(3)连通。

10.如权利要求9所述装置，其特征在于：在所述供热热交换器(4)和所述减压汽化器(3)之间的连通通道上设置节流阀(6)。