阅读说明：本技术 发电热机系统非平衡态多路径循环系统 (Unbalanced state multi-path circulating system of power generation and heat engine system ) 是由 肖茂章 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统,包括在高温高压工质气体压力容器中设置的非平衡态工质循环子系统以及多路径循环子系统,以及所述多路径循环子系统包括工质气体余热分离子循环系统和工质气体余热叠加子循环系统等；本发明增加工质气体余热与工质气体的分离与再叠加系统,余热和工质是分开循环,系统简化,便于减小工质循环和余热循环系统功耗。具体的,余热和工质是分开循环,便于减小工质循环和余热循环系统功耗。(The invention discloses an unbalanced state multi-path circulating system of a power generation heat engine system, which comprises an unbalanced state working medium circulating subsystem and a multi-path circulating subsystem which are arranged in a high-temperature high-pressure working medium gas pressure container, wherein the multi-path circulating subsystem comprises a working medium gas waste heat separating sub-circulating system, a working medium gas waste heat superposing sub-circulating system and the like; the invention increases the system for separating and superposing the waste heat of the working medium gas and the working medium gas, the waste heat and the working medium are separately circulated, the system is simplified, and the power consumption of the working medium circulation system and the waste heat circulation system is convenient to reduce. Specifically, the waste heat and the working medium are separately circulated, so that the power consumption of the working medium circulation system and the power consumption of the waste heat circulation system are reduced conveniently.)

发电热机系统非平衡态多路径循环系统

技术领域

本发明涉及发电热机技术领域，更为具体地，涉及一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统。

背景技术

目前所有发电热机系统，都是直接由压缩机将做功后的气体工质经第二热源降温后直接压缩回加热室，循环路径较为单一，不利于工质的循环，工质气体做功后的余热没有回收利用。并且，目前所有发电热机系统中的高压加热室内工质气体都是处于等温等压状态，参与循环的工质气体处于热平衡状态时，存在等体积工质气体密度大，质量大，所含的余热量也大，使得逆卡诺循环制冷系统的功耗很大，气体压缩机的功耗也很大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统，增加工质气体余热与工质气体的分离与再叠加子系统，余热和工质是分开循环并能够调控，便于减小工质循环和余热循环系统功耗。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统，包括：

工质气体温度非平衡态子系统，所述工质气体温度非平衡态子系统包括升温装置、工质气体加热室；工质气体加热室与其所处工作环境连通等压；在工质气体加热室内由所述升温装置的作用形成所处工作环境内的局部区域的温度差；所述所处工作环境内安装有至少有温度探头，所述温度探头分别与控制器电性连接；

多路径循环子系统，所述多路径循环子系统包括热交换器和第一交换室，热交换器向连通等压的工作环境散热，将工质与工质所含能量分离，使热能回到工质所处工作环境；第一交换室将由热交换器分离能量后的工质循环回所处工作环境。

进一步地，调节热泵与控制器连接，通过温度探头实现监测温度差，调节热泵用于调控所处工作环境内的局部区域的温度差。

进一步地，包括能量转换子系统，所述能量转换子系统与多路径循环子系统、工质气体温度非平衡态子系统分别连接，所述能量转换子系统包括汽轮机组发电子系统和/或液体轮机发电子系统。

进一步地，所述能量转换子系统包括汽轮发电机组，所述汽轮发电机组通过进气管道从所述所处工作环境进气。

进一步地，所述液体轮机发电子系统包括储液室、第二交换室、发电机组、升温装置、热交换器；储液室与发电机组连接，发电机组与第二交换室连接，第二交换室与升温装置连接，升温装置与热交换器连接；且第二交换室与所述工质气体加热室连接；储液室与工质气体所处工作环境连通等压；热交换器利用连通管道与低温低压工质气体压力容器连接。

进一步地，包括热交换器；所述升温装置与所述热交换器连接，热交换器利用管道与热交换器连接，热交换器利用连通管道与低温低压工质气体压力容器连接。

进一步地，包括：

人工第二热源子系统；所述人工第二热源子系统包括逆卡诺循环制冷系统、人工第二热源物质储存室，已降温低温低压工质气体作为所述人工第二热源物质；逆卡诺循环制冷系统的制冷压缩机安装在低温低压工质气体压力容器内部，逆卡诺循环制冷系统的蒸发器安装在低温低压工质气体压力容器内部并与制冷压缩机连接，逆卡诺循环制冷系统的散热器安装在人工第二热源物质储存室的工质储存室中。

进一步地，包括：

气体压缩循环子系统；所述气体压缩循环子系统包括气体压缩机、绝热性隔板，在绝热性隔板上设置有电磁阀门EV2；通过绝热性隔板将人工第二热源物质储存室分隔为工质暂存室和工质储存室；气体压缩机与工质暂存室连接，工质暂存室通过电磁阀门EV2与工质储存室连接；气体压缩机将工质气体压入到工质暂存室中，再通过打开电磁阀门EV2排入工质储存室中作为所述人工第二热源物质来吸收散热器和/或热交换器的热量，将已吸热工质气体压入到第一交换室中。

进一步地，包括气体工质储存调节室，气体工质储存调节室与气体压缩机连接。

进一步地，包括排气机、排液泵，排气机和排液泵分别与控制器电性连接；所述气体压缩机、人工第二热源物质储存室、第一交换室、第二交换室分别于控制器电性连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明增加工质气体余热与工质气体的分离与再叠加子系统，余热和工质是分开循环，便于减小工质循环和余热循环系统功耗。一方面，本发明工质气体并不是直接参与对外做功，而且利用高压室内的压力势能推动高压室液体工质做功，同时使用高压室高温区的气体工质在辅助液体工质做功循环，因此工质气体在循环时是将所含的热能通过升温装置升温及散热提前释放到高压室内后，工质气体再单独循环。因此本发明在高压室中设置了工质气体的等压不等温区域，存在高温区和低温区，高温区和低温区处于等压状态，即非平衡态，这样使得辅助液体工质做功循环的工质气体的自身循环在高压室高温区中的温度处于高温状态，工质气体经升温装置作用后升温越高，在高压室内散热量越大，散热速度越快，并且由于工质气体在高压室内的高温区内，因其温度升高，在一定条件下其密度会变小，即在等压等体积时工质气体所含的余热能越少，气体工质的质量减少，散热后的余热含量也越少，使得逆卡诺循环制冷系统的功耗越小，气体压缩机的功耗也减少。

另一方面，本发明增加了工质气体的余热与工质气体的分离子系统，工质气体单独一个路径循环，余热单独一个路径循环，利用升温装置以及逆卡诺循环制冷系统共同作用分离工质气体和工质气体余热；利用逆卡诺循环制冷系统将工质气体的余热加工升温后，再利用散热器叠加给另一路径单独循环的工质气体上，余热和工质是分各自单独开循环，便于减小工质循环和余热循环系统自身功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图中，10-低温低压工质气体压力容器，40-高温高压工质气体压力容器，12-逆卡诺循环制冷系统，120-制冷压缩机，121-蒸发器，141-散热器，30-人工第二热源物质储存室，131-工质暂存室，132-工质储存室，11-气体压缩机，17-第一交换室，16-升温装置，15-热交换器，151-热交换器，108-流动工质气体加热室，109-高压室高温区，18-排气机，22-第二交换室，26-储液室，23-升温装置，24-热交换器，241-热交换器，39-调节热泵，20-热泵压缩机，21-热泵散热器，19-外部环境热泵蒸发器，26-储液室，1001-低温低压工质气体压力容器，61-储能设施，62-配电设施，81-排液泵，28-控制器，27-传热翅片，252-液体轮机，251-发电机，131-工质暂存室，132-吸热室，86-汽轮发电机组，71-高压室放热室，710-高压室低温区放热区域，110-高压室低温区，66-工质气体储存调节室，68-绝热性隔板。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。本说明书中公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1所示，一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统，包括：

工质气体温度非平衡态子系统，所述工质气体温度非平衡态子系统包括升温装置16、工质气体加热室108；工质气体加热室108与其所处工作环境连通等压；在工质气体加热室108内由所述升温装置16的作用形成所处工作环境内的局部区域的温度差；所述所处工作环境内安装有至少有温度探头，所述温度探头分别与控制器28电性连接；

多路径循环子系统，所述多路径循环子系统包括热交换器15和第一交换室17，热交换器15向连通等压的工作环境散热，将工质与工质所含能量分离，使热能回到工质所处工作环境；第一交换室17将由热交换器15分离能量后的工质循环回所处工作环境。

进一步地，调节热泵39与控制器28连接，通过温度探头实现监测温度差，调节热泵39用于调控所处工作环境内的局部区域的温度差。

进一步地，包括能量转换子系统，所述能量转换子系统与多路径循环子系统、工质气体温度非平衡态子系统分别连接，所述能量转换子系统包括汽轮机组发电子系统和/或液体轮机发电子系统。

进一步地，所述能量转换子系统包括汽轮发电机组68，所述汽轮发电机组68通过进气管道从所述所处工作环境进气。

进一步地，所述液体轮机发电子系统包括储液室26、第二交换室22、发电机组25、升温装置23、热交换器24；储液室26与发电机组25连接，发电机组25与第二交换室22连接，第二交换室22与升温装置23连接，升温装置23与热交换器24连接；且第二交换室22与所述工质气体加热室108连接；储液室26与工质气体所处工作环境连通等压；热交换器24利用连通管道与低温低压工质气体压力容器10连接。

进一步地，包括热交换器241；所述升温装置16与所述热交换器15连接，热交换器15利用管道与热交换器241连接，热交换器241利用连通管道与低温低压工质气体压力容器10连接。

进一步地，包括：

人工第二热源子系统；所述人工第二热源子系统包括逆卡诺循环制冷系统12、人工第二热源物质储存室30，已降温低温低压工质气体作为所述人工第二热源物质；逆卡诺循环制冷系统12的制冷压缩机120安装在低温低压工质气体压力容器10内部，逆卡诺循环制冷系统12的蒸发器121安装在低温低压工质气体压力容器10内部并与制冷压缩机120连接，逆卡诺循环制冷系统12的散热器141安装在人工第二热源物质储存室30的工质储存室132中。

进一步地，包括：

气体压缩循环子系统；所述气体压缩循环子系统包括气体压缩机11、绝热性隔板68，在绝热性隔板68上设置有电磁阀门EV2；通过绝热性隔板68将人工第二热源物质储存室30分隔为工质暂存室131和工质储存室132；气体压缩机11与工质暂存室131连接，工质暂存室131通过电磁阀门EV2与工质储存室132连接；气体压缩机11将工质气体压入到工质暂存室131中，再通过打开电磁阀门EV2排入工质储存室132中作为所述人工第二热源物质来吸收散热器141和/或热交换器151的热量，将已吸热工质气体压入到第一交换室17中。

进一步地，包括气体工质储存调节室66，气体工质储存调节室66与气体压缩机11连接。

进一步地，包括排气机18、排液泵81，排气机18和排液泵81分别与控制器28电性连接；所述气体压缩机11、人工第二热源物质储存室30、第一交换室17、第二交换室22分别于控制器28电性连接。

在本发明的实施例中，如图1所示，一种发电热机系统非平衡态多路径循环系统，包括在高温高压工质气体压力容器40中设置的非平衡态工质循环子系统以及多路径循环子系统；

非平衡态工质循环子系统包括在高温高压工质气体压力容器40中设置的绝热材质工质气体流动加热室108，且绝热材质工质气体流动加热室108设有开口，开口与高温高压工质气体压力容器40内部连通，由绝热材质工质气体流动加热室108与高温高压工质气体压力容器40构成高压室高温区109；在高温高压工质气体压力容器40中设有绝热材质工质气体放热室71，且绝热材质工质气体放热室71，设有开口，开口与高温高压工质气体压力容器40内部连通，由工质气体放热室71与高温高压工质气体压力容器40构成高压室放热区710；在高温高压工质气体压力容器40中与高压室高温区109、高压室放热区710连通的区域为高压室低温区110；高压室高温区109的温度T1、高压室放热区710的温度T2以及高压室低温区110的温度T3在工质气体循环中不相等；以及包括多个温度探头，分别设置在高压室高温区109、高压室放热区710和高压室低温区110中，多个温度探头分别与控制器电性连接；在工质气体流动加热室108中安装有调节热泵39的热泵压缩机20和热泵散热器21，热泵散热器21与热泵压缩机20连接，热泵压缩机20与外部环境热泵蒸发器19连接。

可选地，多路径循环子系统包括工质气体余热分离子循环系统和工质气体余热叠加子循环系统。

可选地，工质气体余热分离子循环系统包括第一交换室17和第二交换室22，第一交换室17连接与升温装置16的一端连接，升温装置16的另一端与热交换器15连接，热交换器15利用管道与热交换器151连接，热交换器151与低温低压工质气体压力容器10连接，且热交换器15安装到高温高压工质气体压力容器40中；升温装置16将第一交换室17中排出的工质气体升温，散热后排入到热交换器15进行热交换放热，利用管道排到热交换器151中继续交换放热，再利用管道回到低温低压工质气体压力容器10中；

第二交换室22与排气机18连接，排气机18将高压室高温区109处工质气体排入到第二交换室22中，将第二交换室22中的液体工质下压排出到设置在高温高压工质气体压力容器40中的储液室26内，储液室26设置在高温高压工质气体压力容器40内，并与高温高压工质气体压力容器40内连通；第二交换室22中的高压室高温区109工质气体经升温装置23升温、散热后排到热交换器24中散热后，利用管道进入热交换器241进一步交换热量降温后利用管道流向低温低压工质气体压力容器10中，经逆卡诺循环制冷系统12再降温；

控制器28与气体压缩机11、人工第二热源物质储存室30、第一交换室17和排气机18电性连接；控制器28与第二交换室22和排气机18电性连接。

可选地，工质气体余热叠加子循环系统包括低温低压工质气体压力容器10，高温高压工质气体压力容器40与低温低压工质气体压力容器10连接；逆卡诺循环制冷系统12的制冷压缩机120安装在低温低压工质气体压力容器10内部，逆卡诺循环制冷系统12的蒸发器121安装在低温低压工质气体压力容器10内部并与制冷压缩机120连接，逆卡诺循环制冷系统12的散热器141安装在人工第二热源物质储存室30的工质储存室132中；

在低温低压工质气体压力容器10中安装有气体压缩机11，气体压缩机11与蒸发器121连接，气体压缩机11与人工第二热源物质储存室30连接，人工第二热源物质储存室30与第一交换室17连接，第一交换室17的内部设有自由分隔活塞，低温低压工质气体进入第一交换室17时由自由分隔活塞下压排入高温高压工质气体压力容器40。

可选地，包括储液室26与低温低压工质气体压力容器1001，低温低压工质气体压力容器1001与低温低压工质气体压力容器10连通，在低温低压工质气体压力容器1001中设置有液轮发电机组25及蓄液池55，液轮发电机组25与储能设施61连接，储能设施61与配电设施62连接；蓄液池55与排液泵81连接，蓄液池55中的液经排液泵81排入第二交换室22中被高温区气体下压循环到储液室26中。

可选地，在工质气体流动加热室108内安装有排气机18，排气机18与第一交换室17连接，排气机18将高压室高温区109处工质气体排入到第一交换室17中。

可选地，在低温低压工质气体压力容器10、人工第二热源物质储存室30、第一交换室17的四周均设置绝热隔层；第二交换室22和工质气体流动加热室108的四周均设置绝热隔层。

可选地，在蓄液池55中设置有液位传感器，在第二交换室22中设置有液位传感器，液位传感器均与控制器28电性连接。

可选地，自由分隔活塞为绝热材料制作。

可选地，人工第二热源物质储存室30内设置有绝热隔板，在绝热隔板上安装有电磁阀门，绝热隔板将人工第二热源物质储存室30分隔为工质暂存室131与工质储存室132。

本发明实现了非平衡态循环，即可在同一个密闭空间工质气体处于等压不等温状态的热量交换。

本发明工作过程及原理：

步骤1，启动总电源，系统自检，检测工作压力参数、温度参数等是否正常，如不正常则进行提示，如正常则启动控制器开始工作。通过液体工质注入阀在储液室26中加入液体工质，可选的，可以按照液体工质工作流量30倍数量的液体工质量左右加注。在高温高压工质气体压力容器40中通过气体工质注入阀注入工质气体进行预存，工质气体可以是氪气、氩气等比热容较低、临界温度低，同时又具有较高饱和蒸汽压力和较高临界压力的惰性气体，注入工质气体时控制高温高压工质气体压力容器40中气压在8～10Mpa左右，启动发电系统开始工作直至注入工质气体的量达到高压室低温区压力在5.5Mpa，温度在-63℃时，以及低温低压室内也充满-128℃，0.5Mpa工质气体，各个空间充满工质气体，此时停止注入工质气体，即为发电系统的工质气体，即温度初始化大致在室温环境状况能保持足够的设计条件下的工质气体质量，根据高温高压工质气体压力容器40的容积大小而定，控制器开始控制系统开始工作。

首先，控制器控制液轮发电机组25打开液轮机组的进液阀门，此时高温高压工质气体压力容器40中工质气体在压力作用下，会将储液室26内的液体压入液轮机组252中推动液轮机旋转，液轮机组252与储液室26可以设置在相同平面，也可以具有一定高度差，总之保证在开启进液阀门时，气压8～10Mpa的压力环境能将储液室26内的液体压入到液轮机组252，实现液轮机旋转带动发电机251发电。

步骤2，推动液轮机旋转的液进入蓄液池55进行蓄积，通过液位检测传感器检测蓄液池55的液位高度，在检测到液位高度达到设定值时控制器28打开电磁阀EV11，此时，电磁阀EV9，电磁阀EV10和电磁阀EV12均处于初始关闭状态，通过排液泵81将蓄液池55中的液体排到第二交换室22中并装满，液位传感器检测到液位高度达到装满时，控制器28关闭电磁阀EV11，打开电磁阀EV9和电磁阀EV12，控制器28控制排气机18将此时高温高压工质气体压力容器40中的高压常温工质气体排到液体与低温气体的交换腔体22中，由于打开电磁阀门EV9、EV12后，储液室26中的压力与气体工质流动加热室109相等，利用排气压力能够控制液体流速，利用液体自重将第二交换室22中的液体全部排入到储液室26中，此时主要是液体重力作用实现液体回流至储液室26，因此几乎不消耗排气机18的工作能耗，通过测试液轮机组发出的电能除了满足本发电热机系统运行自身消耗的所有电能外，还有50％以上的净电能对外输出(此部分电能即为本系统气体工质储存的热能转换为的电能)，利用液位传感器检测液位高度达到排完时，此时实现液体工质的第一个做功循环，使得高温高压工质气体压力容器40中的工质气体将所含的热能转换为压力势能后，推动液体驱动液轮机旋转转换为机械能，再通过发电机转换为电能，达到高温高压工质气体压力容器40中的工质气体所含的热能转换为电能再对外输出，工质气体的内能减少，根据能量守恒定律，其温度降低，随着系统继续运行，使高温高压工质气体压力容器40中工质气体的压力势能减小到系统设定状态时，系统中由高温高压工质气体压力容器40中工质气体来从外部环境中吸收热能转换为电能，控制器28使系统达到动态平衡的状态。

步骤3，控制器28控制电磁阀EV12、电磁阀EV9关闭，同时控制电磁阀EV10打开，第二交换室22中的工质气体通过电磁阀EV10排入到升温装置23，在升温装置23中升温，利用升温装置的结构功能对工质气体实现摩擦能量转化，温度升高，可达到80℃以上，同时升温装置23内的工质气体压力降低，使得工质气体很容易排入到热交换器24中进行热量交换，同时升温装置23升温后会向周围散热，会加热高压室高温区109中的工质气体，使其温度升高，热交换器24在交换热量后工质气体会降温，利用管道将降温后的工质气体导流向热交换器241进一步交换热量降温后利用管道流向低温低压工质气体压力容器10中，经逆卡诺循环制冷系统再一次降温，利用逆向卡诺制冷循环系统可将工质气体温度降低至零下128℃左右，在热交换器241进行热量交换后，热交换器241四周的工质气体由于热交换作用升温。利用多次交换散热，使大部分热能留在了40中，这样工质气体进入低温低压工质气体压力容器10时温度降得更低，这样逆卡诺循环制冷系统吸收工质气体的余热量就更少，所以逆卡诺循环制冷系统消耗的功更少，达到节能的目的，同时使低温低压工质气体压力容器10内的压力维持在0.5Mpa左右的动态平衡中；同时在高温高压工质气体压力容器40中提供了多个热能来源，这样可以减轻调节热泵39的工作功耗。

步骤4，在低温低压工质气体压力容器10中温度在零下128℃作用时，在此温度状态及压力状态已大大低于临界温度和临界压力，由于工质气体的特性决定，此时工质气体气压很低。控制器28控制气体压缩机11工作，同时打开电磁阀门EV1，气体压缩机11将经过多次降温后的低温低压工质气体压缩至人工第二热源物质储存室30，装满人工第二热源物质储存室30中的工质暂存室131，气体压缩机11压入到人工第二热源物质储存室时节能的效果，此时工质气体已是呈现低温低压，容易压入，实现节省气体压缩机能耗的效果。人工第二热源物质储存室30内设置有隔板，在隔板上安装有电磁阀，将人工第二热源物质储存室30分隔为工质暂存室131与工质储存室132，工质储存室132用于吸收逆卡诺循环系统12工作时产生的余热，隔板做绝热处理，气体压缩机11维持设定压力条件，将低温低压工质气体经过压缩后增加密度压入工质暂存室131中暂时储存，控制器28控制电磁阀门EV2开启，低温低压工质气体进入工质储存室132中，当工质暂存室131与工质储存室132压力相等时，控制器关闭电磁阀门EV2；安装在工质储存室132中的逆卡诺循环制冷系统的散热器141对压入的低温低压工质气体进行散热，此时工质气体即为人工第二热源系统的一部分，由于此时工质气体温度很低，能用于作为吸收逆卡诺循环系统12的散热器141释放的热量的载体(此部分热量为逆卡诺循环系统12在低温低压工质气体压力容器10中时，吸收的工质气体做功后所含的余热并经加工升温后的热量，它将带走工质气体做功后所含的余热然后被循环利用，由于能量守恒的原因)，同时，由于散热器141放热，使得工质储存室132中工质气体温度升高，压力增大。

控制器28控制电磁阀EV8和电磁阀门EV5同时开启，此时EV6、EV7均处于初始关闭状态，第一交换室17与低温低压工质气体压力容器10连通，自由分隔活塞上部分空间与低温低压工质气体压力容器10压力相等。此时，由于同时打开了电磁阀EV8，吸热后的低温低压工质气体压力高于低温低压工质气体压力容器10中的低温低压工质气体，此时吸热后的低温低压工质气体利用压力差作用进入第一交换室17推动自由分隔活塞上升，降低循环能耗。第一交换室17中已进入的工质气体通过电磁阀EV5排入到升温装置16，在升温装置16中升温，利用升温装置的结构功能对工质气体实现摩擦能量转化，温度升高，可达到80℃以上，同时升温装置16内的工质气体压力降低，工质气体排入到热交换器15中进行热量交换，同时会加热高压室高温区109中的工质气体，使其温度升高，热交换器15中的工质气体降温，利用管道进入热交换器151中进一步交换热量降温后再利用管道导流向低温低压工质气体压力容器10中，经逆卡诺循环制冷系统再降温，利用逆向卡诺制冷循环系统可将工质气体温度降低至零下128℃左右。

在第一交换室17内设置有位置传感器，由于第一交换室17中自由分隔活塞上部分空间内与低温低压工质气体压力容器10连通，压力相同，因此自由分隔活塞能被推动到顶部，利用位置传感器检测到自由分隔活塞到达顶部位置时，控制器28关闭电磁阀EV8，同时控制器28控制电磁阀门EV5关闭，打开电磁阀门EV6和电磁阀门EV7，此时控制器28控制排气机18将工质气体流动加热室108中高压室高温区109内升温后的工质气体排入到第一交换室17中，推动自由分隔活塞下移，在温度，从电磁阀门EV7中排出第一交换室17中经散热器151散热、升温后的低温低压工质气体进入到高温高压工质气体压力容器40中，由于热交换器24、热交换器15以及调节热泵39使得高压室高温区109处的温度升高，由于此时与高温高压工质气体压力容器40中高压低温区等压，因此气体密度减小，排气机18压入到第一交换室17中推动活塞下移做功推出自由分隔活塞下部分的吸收余热后的低温低压工质气体，进入高温高压工质气体压力容器40中，此时高温气体与低温气体工质气体循环实现第一个循环。

当进入下一个循环时，排出的吸收余热后的低温低压工质气体的温度相比高温高压工质气体压力容器40要低(由于这部分工质气体是循环工质气体，其在通过升温装置16、热交换器15时已经释放了大部分热量在高温高压工质气体压力容器40中，所以，此时排出的吸收余热后的低温低压工质气体的温度低于高温高压工质气体压力容器40中的工质气体温度)，从而能够与高温高压工质气体压力容器40中的工质气体进行对流，降低高温高压工质气体压力容器40中的温度。

本发明利用液轮机组25发出的电能，一部分进行储存供系统自用和对外输出净功，达到利用低温热能发电的目的。具体的描述，本发明通过将高温高压工质气体压力容器40中预存工质气体中的压力势能转换为机械能，再由机械能转换为电能，同时高温高压工质气体压力容器40中的工质气体会降低温度，根据能量守恒定律，热能最终转换为电能，使高温高压工质气体压力容器40中的热能减少，所以会降低高温高压工质气体压力容器40中的温度，当低于外部环境温度时，可以向外部环境中吸收热量，实现把环境中的低温热能转换为电能的目的，在本发明的实施例中，使用氪气为工质，由控制器28使系统运行至系统中高温高压工质气体压力容器40的高压工质气体温度降至零下63℃左右时，检测到压力从8～10Mpa降低到5.5Mpa左右时，控制器28使发电系统持续保持在近似动态平衡状态运行。此时，高温高压工质气体压力容器40中工质气体温度远远低于外部环境温度，可将其至于任何外部环境高度高于零下63℃左右的环境中，通过高温高压工质气体压力容器40四周布置的换热翅片自动吸收外部环境中的热能，来驱动系统继续循环运行，实现持续发电。

利用工质气体的低临界温度、高饱和蒸汽压、低比热容、高临界压力等特性，以及基于本发明的工作原理、结构方案和运行机制，对热力学规律的运用，特别是对热力学第二定律中热量不能自发地从低温物体转移到高温物体，但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体的运用，本发明在热机系统中利用人工构建了第二热源，对热力学第二定律后半部分通过设计方案进行了补充和完善，即依赖人工第二热源热量能从温度低的物体传递到温度高的物体，并设计了系统，验证了热机系统内人工构建的第二热源与热机系统外部环境自然物质作为第二热源在一定条件下能够实现等效作用。本发明会吸收外部环境物质中的热能，使外部环境物质中温度降低的变化。

本发明实施例中，还可以驱动汽轮机组膨胀作功，汽轮机带动发电机产生电力输出，经过汽轮机作功后的低压工质气体通过排入低温低压工质气体压力容器10进入循环，在实施例中，使用气轮机作为工质气体内能转换为机械能的换能器时，单循环热电效率较低，因此气轮机转换效率一般会低于液轮机转换效率；在实施例中，通过液体工质注入阀向储液室26内注入液体工质，储液室26设计为形状为圆形，主要考虑压力加大，可以减少液体的使用量，要求液体无腐蚀，温度零下128℃不凝固。

本发明实施例中，高温高压工质气体压力容器40用于环境热能对其加热，腔体壁材料导热性较好，在高压室内壁、外壁都安装有传热翅片26，传热翅片26内部长度优选达到高压室高度一半左右，利用传热翅片26将环境热能传递到高温高压工质气体压力容器40的气体工质；高压室壁材料采用耐低温材料，例如耐低温镍钢等，利用耐低温镍钢低于零下128℃仍然保持结构强度的特性，并做隔热层处理。

本发明实施例中，可以选择不同的工质气体及功率设计，以及相应电磁阀门信号的控制程序，实现利用更低温度的热能来发电的目的，对外输出。例如，在本发明的实施例中，采用氪气，调节热泵39的功率设计为本发明热发电系统中发电机组25发出的总电功率5％～8％左右，逆卡诺循环制冷系统12的功率设计为本发明热发电系统中发电机组25发出的电功率的20％～30％左右，气体压缩机11的功率设计为本发明热发电系统中发电机组25发出的电功率的5％～8％左右，排气机18的功率设计为本发明热发电系统中发电机组25发出的电功率的2％～3％左右，控制器28及其电磁阀门等辅助设备的功率设计为本发明热发电系统中发电机组25发出的电功率的8％～10％。

本发明的实施例中，发电系统中工质单个做功循环的热电效率一般在40％，工质单个做功循环中工质所含余热，当量热损，摩擦热，漏热等都能被系统持续循环利用，所以具有较高的热效率。在工业、生活余热发电系统中，能够利用更低温的余热来发电，余热包括生活余热、工业用热，实施例中50℃以下都可以利用这个设备实现，配合发电系统使用，降低工质循环的功耗。

本发明实施例中，各实施例可以根据实际情况互换结构和特征等。

本发明的系统方案，包括结构部件及部件关系，设计原理、方法步骤等在所附权利要求书请求保护的范围内，可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动，用等效特征替换等，在不脱离本发明的创造精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。