專利名稱：一種熱能聚合的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源利用領(lǐng)域中的低熱能聚合成高熱能的方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種熱能聚合的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
近些年來，我國能源業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。首先是人均能源利用相對不足，已探明的我國現(xiàn)有能源儲量人均量僅為世界人均值的一半，且地理分布極不均衡。在東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)只擁有能源儲量的三分之一左右，而對能源富足的西部的開發(fā)又受到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會、環(huán)境等諸多因素的制約，難度較大。
此外，我國煤炭在商品能源中所占比例過大，以1998年為例，在我國商品能源消費(fèi)中，煤炭占76. 1%，石油占17. 1%，天然氣占2. I %，水能占4.7%，這種以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)，不僅導(dǎo)致運(yùn)輸緊張，能源利用效率低，而且對環(huán)境的污染也比較嚴(yán)重。第三，一次能源轉(zhuǎn)換成電力的比例很低，目前我國一次能源轉(zhuǎn)換成電力的比例還不到25 %，而工業(yè)化國家平均已達(dá)40%以上。當(dāng)前，我國的經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，能源消耗直線上升，環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，亟須制定中長期能源發(fā)展戰(zhàn)略，要在厲行節(jié)能的同時(shí)，采取多能互補(bǔ)政策，特別要注意開發(fā)利用新能源，其中尤其是要大力開發(fā)利用可再生能源?？稍偕茉词侵冈牧峡梢栽偕哪茉?，如水力、風(fēng)力、太陽能、生物能、海潮能這些能源?？稍偕茉床淮嬖谀茉春慕叩目赡埽虼巳找媸艿皆S多國家的重視，尤其是能源短缺的國家。但可再生能源受到自然條件的影響，如需要有水力、風(fēng)力、太陽能，而且最主要的，投資和維護(hù)費(fèi)用高，效率低，所以發(fā)出的電成本高，現(xiàn)在許多科學(xué)家在積極尋找提高利用可再生能源效率的方法，相信隨著地球資源的短缺，可再生能源將發(fā)揮越來越大的作用。對于光熱和光電轉(zhuǎn)換中，出現(xiàn)了諸如太陽能熱水器、太陽能灶、太陽能熱發(fā)電、太陽能電池板、太陽能車船等太陽能設(shè)備。而現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，太陽能利用的成本高，并且受到地理環(huán)境和輻射程度的影響，利用率較低。而自然環(huán)境中所存能量最多的屬于熱能，熱能普遍存在于空氣、水中，另外多種工業(yè)用水，例如冶金、電廠中水都存在大量熱量散失的問題，可以進(jìn)行利用。而且，對于高溫沙漠，空氣的溫度接近50攝氏度,也可以大力開發(fā)利用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供將普遍的低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換成積聚的高溫能量的方法，本發(fā)明提出一種熱能聚合的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種熱能聚合方法，包括將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波，將紅外線、光或者波聚合，對被加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成高熱能介質(zhì)。其中，包括步驟1，接收低溫?zé)崮芙橘|(zhì)，將低溫?zé)崮芙橘|(zhì)通過能量轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波；步驟2，將紅外線、光或者波進(jìn)行聚合；步驟3、通過聚合后的紅外線、光或者波對吸熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，并且將吸熱介質(zhì)導(dǎo)出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種熱能聚合的設(shè)備，包括低溫介質(zhì)輸入口、閥門、低溫介質(zhì)容器、熱能轉(zhuǎn)換裝置、聚合裝置和吸熱裝置；其中，低溫介質(zhì)輸入口用于導(dǎo)入低溫介質(zhì)；閥門布置在低溫介質(zhì)輸入口上，用于控制低溫介質(zhì)的導(dǎo)入和流量；低溫介質(zhì)容器和低溫介質(zhì)輸入口連通，用于接收低溫介質(zhì)； 低溫介質(zhì)容器內(nèi)置熱能轉(zhuǎn)換裝置，低溫介質(zhì)可與熱能轉(zhuǎn)換裝置緊連；熱能轉(zhuǎn)換裝置為圓筒狀、圓柱狀、圓弧狀或者正多邊形等能進(jìn)而將聚合成點(diǎn)、面、斑的形狀，外壁接觸低溫介質(zhì)，內(nèi)壁布置轉(zhuǎn)換裝置或者涂層，用于將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波；聚合裝置將上述各類集束積聚到位于設(shè)備中央的吸熱裝置，吸熱裝置內(nèi)部有被加熱介質(zhì)通過。本發(fā)明將低溫?zé)崮芡ㄟ^能量轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波，通過紅外線、光、波聚合對吸熱轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)的介質(zhì)加熱，使被加熱介質(zhì)變成高溫介質(zhì)，成為可利用的介質(zhì)，從而使大量低熱能源得到充分利用，極大降低碳排量，保護(hù)人類生存環(huán)境。本發(fā)明可以根據(jù)不同的熱能轉(zhuǎn)換形式，設(shè)計(jì)不同的聚合裝備，聚合設(shè)備內(nèi)部可以是真空也可以是常壓的。本發(fā)明聚合的熱能可以形成能量聚集，能量聚集后可以是點(diǎn)狀、線狀、面狀或其它形狀，根據(jù)工業(yè)用途不同設(shè)計(jì)不同能量聚束形狀。本發(fā)明可以根據(jù)使用要求，進(jìn)行多次能量聚合，從而使通過被聚合能量集束加熱的介質(zhì)的熱含量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其中，利用這種方法在熱電廠低溫蒸汽的再利用方面，可以大大提高熱電廠煤的使用效率；在冶煉、化工、食品等有熱能排放的行業(yè)均有較大的市場；另外，太陽能、空氣熱能、海洋、湖泊、河流水溫均可作為熱源進(jìn)行聚合使用。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聚合方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的聚合設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；圖中，I.低溫介質(zhì)輸入口，2.閥門，3.低溫介質(zhì)容器，4.低溫介質(zhì)容器一側(cè)外壁，5.紅外線或光波轉(zhuǎn)換層，6.紅外線集束，
7.吸熱裝置，8.轉(zhuǎn)換器內(nèi)腔，9.被加熱介質(zhì)。如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種熱能聚合的方法和設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個不同的方面，然而，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實(shí)施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對于一些眾所周知的特征將不再進(jìn)行詳細(xì)闡述?？偟膩碚f，本發(fā)明通過能量轉(zhuǎn)換和聚合的方式將普遍的、存在范圍大的低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換成積聚的高溫?zé)崮?。進(jìn)一步，本發(fā)明首先將諸如空氣、低溫蒸汽或者低溫水的低溫介質(zhì)轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波，然后將紅外線、光或者波聚合為集束，進(jìn)而對吸熱介質(zhì)加熱，實(shí)現(xiàn)
言々日慶A如圖I所示，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，提供一種熱能聚合的方法，其中，該方法包括步驟1，接收低溫?zé)崮芙橘|(zhì)，將低溫?zé)崮芙橘|(zhì)通過能量轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波；步驟2，將紅外線、光或者波進(jìn)行聚合；步驟3、通過聚合后的紅外線、光或者波對吸熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，并且將吸熱介質(zhì)導(dǎo)出。具體地，進(jìn)一步參考圖1，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，包括以下步驟其中，步驟1，接收低溫?zé)崮芙橘|(zhì)，將低溫?zé)崮芙橘|(zhì)通過熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波。在一個實(shí)施例中，低溫介質(zhì)包括但不限于低壓蒸汽、空氣、水、石油等各種液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)。在另一個實(shí)施例中，接收介質(zhì)的方式，包括將低溫水通過管道流入，將低壓蒸汽通過密閉管道導(dǎo)入，或者將空氣通過壓力差導(dǎo)入；其中，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的理解，導(dǎo)入的方式可以根據(jù)介質(zhì)不同有多種方法。 在一個實(shí)施例中，對于低壓蒸汽、空氣或者水經(jīng)過紅外線膜層可以轉(zhuǎn)換為紅外線輻射出去，并且將低壓蒸汽、空氣和水的熱量通過紅外線攜帶出去。在另一個實(shí)施例中，對于低壓蒸汽、空氣或者水，通過光波激發(fā)裝置，激發(fā)光波輻射出去，并且低壓蒸汽、空氣和水的熱量通過光波攜帶出去。在其他實(shí)施例中，對于不同的低溫介質(zhì)，通過能量轉(zhuǎn)換裝置或者膜層，激發(fā)出紅外線、光或者波的粒子，通過這些粒子將低溫介質(zhì)的熱量攜帶走，低溫介質(zhì)溫度下降，將其排除，通入新的低溫介質(zhì)，或者將降溫的低溫介質(zhì)再循環(huán)后排出。其中，步驟2，將紅外線、光或者波進(jìn)行聚合。在一個實(shí)施例中，將紅外線、光或者波通過聚合裝置形成光束。在另一個實(shí)施例中，將能量裝換裝置構(gòu)建成圓桶形或者圓柱形，轉(zhuǎn)換后的紅外線、光或者波直接聚合。在又一個實(shí)施例中，聚合后的紅外線、光或者波的聚合點(diǎn)或者聚合光束集中在吸熱裝置外表面。其中，步驟3、通過紅外線、光或者波對吸熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，并且將吸熱介質(zhì)導(dǎo)出。在一個實(shí)施例中，聚合后的紅外線、光或者波對吸熱介質(zhì)加熱。在另一個實(shí)施例中，聚合后的紅外線、光或者波通過真空射向吸熱介質(zhì)。在又一個實(shí)施例中，吸熱介質(zhì)可以是水、油或者其他易導(dǎo)出的液態(tài)介質(zhì)，或者其他氣態(tài)介質(zhì)，諸如空氣。將該加熱后的液態(tài)或者氣態(tài)介質(zhì)導(dǎo)出，直接進(jìn)行應(yīng)用?？偟膩碚f，本發(fā)明提供的一種將低熱能積聚成高熱能的方法，使得積聚的熱能可以得到廣泛使用。低溫?zé)崮芡ㄟ^載體，再經(jīng)過熱能轉(zhuǎn)換裝置將熱能轉(zhuǎn)換、聚合。例如，通過紅外線裝置將低溫蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、(光、波)，將紅外線、(光、波)在聚合裝置內(nèi)進(jìn)行聚合成紅外線集束(光集束、或者波集束)。熱能轉(zhuǎn)換裝置聚合的形式可以是圓形、圓弧形、三角形、方形、平面形及其它形式，即根據(jù)聚合能的物理特征，設(shè)計(jì)相應(yīng)的聚合裝備。通過高速傳遞的載體，將低溫?zé)崮芫酆喜鬟f給吸熱裝置，加熱吸熱裝置內(nèi)的介質(zhì)。在一個實(shí)施例中，在提高吸熱介質(zhì)的熱能后，并將吸熱介質(zhì)保溫處理，阻止介質(zhì)熱能散發(fā)出去。經(jīng)過反復(fù)提升提高吸熱介質(zhì)的熱能含量，使其達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。如上所述，為了提高可聚合能的熱傳導(dǎo)速度，可將聚合裝備的聚合空間內(nèi)建立真空，從而可以提高熱傳遞速度，也可以降低熱傳遞過程中的能量損失。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，如圖2所示，提供一種熱能聚合的設(shè)備，其中該設(shè)備包括低溫介質(zhì)輸入口 I、閥門2、低溫介質(zhì)容器3、熱能轉(zhuǎn)換裝置5、吸熱裝置7。其中，低溫介質(zhì)輸入口 I用于導(dǎo)入低溫介質(zhì)，低溫介質(zhì)包括但不限于低壓蒸汽、空氣、水、石油等各種液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)。閥門2布置在低溫介質(zhì)輸入口上，用于控制低溫介質(zhì)的導(dǎo)入和流量。低溫介質(zhì)容器3和低溫介質(zhì)輸入口 I連通，用于接收低溫介質(zhì)。低溫介質(zhì)容器為圓筒狀、圓柱狀或者圓弧形，其外壁為設(shè)備的外殼，低溫介質(zhì)容器內(nèi)包含熱能轉(zhuǎn)換裝置5。在一個實(shí)施例中，熱能轉(zhuǎn)換裝置5為圓筒狀，外壁接觸低溫介質(zhì)，內(nèi)壁布置轉(zhuǎn)換裝置或者涂層，用于將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波6。由于熱能轉(zhuǎn)換裝置5的圓形布置，轉(zhuǎn)換后的紅外線、光或者波6聚合于圓心處的吸熱裝置7的外層，對吸熱裝置7內(nèi)部的被加熱介質(zhì)9進(jìn)行加熱。被加熱介質(zhì)9盛放于吸熱裝置7的內(nèi)腔8中。其中，可在轉(zhuǎn)換器內(nèi)腔8建立真空。被加熱介質(zhì)9可以是水、空氣、油或其它儲熱載體，也可以是受熱急速變成高溫氣體的各類物質(zhì)。吸熱裝置7內(nèi)被加熱介質(zhì)9的熱能可以在吸熱裝置7中多次反復(fù)被聚合的紅外線(光、波)6加熱，從而使被加熱介質(zhì)9熱能 含量達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。具體地，將低溫水或低溫蒸汽或熱空氣通過低溫介質(zhì)輸入口 I從閥門2進(jìn)入轉(zhuǎn)換裝置的低溫介質(zhì)容器3內(nèi)，在轉(zhuǎn)換裝置的低溫介質(zhì)容器3靠近能量聚合一側(cè)的外壁4安裝紅外線光波轉(zhuǎn)換裝置5或涂層，將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換成紅外線、光、波6。紅外線、光、波可被聚合于圓心處的吸熱裝置7外層，形成高能量紅外線光波束6。被加熱介質(zhì)9通過波束6在吸熱裝置7內(nèi)被熱能載體加熱，熱能含量達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱能聚合方法，包括將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波，將紅外線、光或者波聚合，對被加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成高熱能介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括 步驟1，接收低溫?zé)崮芙橘|(zhì)，將低溫?zé)崮芙橘|(zhì)通過能量轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波； 步驟2，將紅外線、光或者波進(jìn)行聚合； 步驟3，通過聚合后的紅外線、光或者波對吸熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，并且將吸熱介質(zhì)導(dǎo)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟I中，低溫介質(zhì)包括但不限于低壓蒸汽、空氣、水、石油等各種液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟I中，接收低溫介質(zhì)的方式包括將低溫水通過管道流入，將低壓蒸汽通過密閉管道導(dǎo)入，或者將空氣通過壓力差導(dǎo)入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟I中，對于低壓蒸汽、空氣或者水經(jīng)過紅外線膜層轉(zhuǎn)換為紅外線輻射出去，并且將低壓蒸汽、空氣和水的熱量通過紅外線攜帶出去；或者通過光波激發(fā)裝置，激發(fā)光波輻射出去，并且低壓蒸汽、空氣和水的熱量通過光波攜帶出去。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟2中，將能量裝換裝置構(gòu)建成諸如圓桶形、圓柱狀、圓弧形或者正多邊形的能將紅外線、光或者波形成聚合的形狀，轉(zhuǎn)換后的紅外線、光或者波直接聚合，聚合后的紅外線、光或者波的聚合點(diǎn)或者聚合光束集中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟3中，聚合后的紅外線、光或者波通過真空射向吸熱介質(zhì)；吸熱介質(zhì)是水、油或者其他易導(dǎo)出的液態(tài)介質(zhì)，或者氣態(tài)介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟3中，將吸熱介質(zhì)保溫處理，阻止介質(zhì)熱能散發(fā)出去，反復(fù)提升介質(zhì)的熱能的含量。
9.一種熱能聚合的設(shè)備，包括低溫介質(zhì)輸入口、閥門、低溫介質(zhì)容器、熱能轉(zhuǎn)換裝置、聚合裝置和吸熱裝置；其中，低溫介質(zhì)輸入口用于導(dǎo)入低溫介質(zhì)；閥門布置在低溫介質(zhì)輸入口上，用于控制低溫介質(zhì)的導(dǎo)入和流量；低溫介質(zhì)容器和低溫介質(zhì)輸入口連通，用于接收低溫介質(zhì)；低溫介質(zhì)容器內(nèi)置熱能轉(zhuǎn)換裝置，低溫介質(zhì)和熱能轉(zhuǎn)換裝置緊連；熱能轉(zhuǎn)換裝置為圓柱狀、圓桶形或者圓弧形，外壁接觸低溫介質(zhì)，內(nèi)壁布置轉(zhuǎn)換器或者涂層，用于將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波；聚合裝置將聚合的紅外線、光或者波積聚到位于設(shè)備中央的吸熱裝置，吸熱裝置內(nèi)部盛放被加熱介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，熱能轉(zhuǎn)換裝置為圓形布置，轉(zhuǎn)換后的紅外線、光或者波的集束聚合于圓心處的吸熱裝置的外層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，低溫介質(zhì)包括但不限于低壓蒸汽、空氣、水、石油等各種液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)；低溫介質(zhì)容器為圓筒狀，其外壁為設(shè)備的外殼；被加熱介質(zhì)是水、空氣、油或其它儲熱載體，或者是受熱急速變成高溫氣體的各類物質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，在熱能轉(zhuǎn)換裝置和吸熱裝置之間布置真空；熱能轉(zhuǎn)換裝置形式是圓、弧形、三角形、方形、平面形及其它形式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱能聚合方法和設(shè)備，將低溫介質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換成紅外線、光或者波，將紅外線、光或者波聚合，對被加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，形成高熱能介質(zhì)。
文檔編號F24J3/00GK102865688SQ201110188620
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者崔保安 申請人:崔保安