專利名稱：一種超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外部加熱發(fā)動機(jī)，特別涉及一種超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī)。
外部加熱發(fā)動機(jī)是指工質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)部封閉循環(huán)，加熱過程通過間壁式換熱方式進(jìn)行。水蒸汽動力循環(huán)、斯特林循環(huán)都是典型的外部加熱發(fā)動機(jī)循環(huán)，特別是斯特林發(fā)動機(jī)具有回?zé)嵩偕?，理論效率等于卡諾效率。外部加熱的優(yōu)點(diǎn)是可適應(yīng)多種燃料，包括煤、油、生物質(zhì)、各種余熱，甚至核能燃料；燃燒過程效率高；排放可嚴(yán)格控制；工質(zhì)可根據(jù)熱力性能需要進(jìn)行選擇。目前斯特林循環(huán)發(fā)動機(jī)工質(zhì)都是采用氫氣、氦氣或空氣等氣體介質(zhì)作工質(zhì)，為了獲得較高的熱效率和較高的功率輸出，系統(tǒng)內(nèi)的充氣壓力一般在6.0MPa～15.0Mpa，實際的熱效率不能令人滿意。研究表明，利用相變介質(zhì)可在中等充氣壓力水平獲得較高的比功率，而且還可以利用相變過程改善傳熱，同時減輕往復(fù)密封帶來的問題(Walker，G.“stirlingEngine”，Oxford University Press，1980；West，C.D.“Principles and Applicatiors of Stirling Engines”，VananNostrand Reinhold，New York，1986”)。但是，如何實現(xiàn)相變介質(zhì)循環(huán)熱力發(fā)動機(jī)一直沒有突破。
本發(fā)明旨在利用超臨界流體回?zé)峒訜徇^程實現(xiàn)液體到氣體的連續(xù)轉(zhuǎn)換原理，提出一種外部加熱相變放熱熱力發(fā)動機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于，除了利用相變介質(zhì)降低平均充氣壓力，提高比功率、改善傳熱之外，可提高熱力發(fā)動機(jī)的效率，選擇合適的工質(zhì)，其循環(huán)熱效率將達(dá)到目前其它熱力循環(huán)的最高效率。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖及實施例一。
圖2是本發(fā)明的實施例二。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及工作原理作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明包括一動力活塞1，動力活塞1與氣缸2組成一工作腔，工作腔通過吸入閥3及管道與外部加熱器9相連通，外部加熱器9通過管道與超臨界流體回?zé)崞?的管側(cè)相連通，超臨界流體回?zé)崞?的管側(cè)通過管道與循環(huán)泵8的排出端相連通，循環(huán)泵8的吸入端通過管道與冷凝器6的液相相連通，冷凝器6的氣相通過管道與超臨界流體回?zé)崞?的殼體相連通，超臨界流體回?zé)崞?的殼側(cè)通過管道及排出閥10與動力活塞1和氣缸2組成的工作腔相連通，加熱器9包括外部加熱回路4，冷凝器6包括外部冷卻回路7?；?zé)崞?是間壁式回?zé)崞鳌?br> 本發(fā)明的工作原理是，由動力活塞1及氣缸2組成的工作腔，在吸入閥3打開后，吸入來自外部加熱器9的高溫高壓工質(zhì)，對外作功，工作腔容積達(dá)到某一值，吸入閥3關(guān)閉，此后，工作腔容積繼續(xù)增加，并繼續(xù)對外作功，直至動力活塞1的內(nèi)止點(diǎn)，動力活塞1由內(nèi)止點(diǎn)返回，排出閥10立即打開，直到動力活塞1到達(dá)外止點(diǎn)，排出閥10關(guān)閉，其過程工作腔的氣體介質(zhì)，被排入超臨界流體回?zé)崞?的殼側(cè)，失去顯熱后，進(jìn)入冷凝器6，被冷凝成液體，放出低溫?zé)崃?，接著冷凝液被循環(huán)泵7提高壓力至臨界壓力以上，送入超臨界流體回?zé)崞?的管側(cè)，吸收熱量，實現(xiàn)氣液連續(xù)轉(zhuǎn)換，并進(jìn)入加熱器9被繼續(xù)加熱，提高溫度，再通過管道及吸入閥3進(jìn)入動力活塞1與氣缸2組成的工作腔，以完成循環(huán)。
圖2是本發(fā)明的實施例二，其特征在于，透平膨脹機(jī)10代替了實施例1中由動力活塞1、氣缸2、吸入閥3、排出閥10組成的往復(fù)機(jī)構(gòu)，可適用于功率較大的場合，或余熱發(fā)電場合，而實施例1可適用于較小功率場合及移動裝置等。
權(quán)利要求
1.一種超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī)，包括一動力活塞(1)，動力活塞(1)與氣缸(2)組成一工作腔，其特征在于，工作腔通過吸入閥(3)及管道與加熱器(9)相連通，通過排出閥(10)及管道與超臨界流體回?zé)崞?5)的殼側(cè)相連通，加熱器(9)通過管道與超臨界流體回?zé)崞?5)的管側(cè)相連通，超臨界流體回?zé)崞?5)的管側(cè)又通過管道與循環(huán)泵(8)的排出端相連通，循環(huán)泵(8)的吸入端通過管道與冷凝器(6)的液相側(cè)相連通，冷凝器(6)的氣相側(cè)通過管道與超臨流體回?zé)崞?5)的殼側(cè)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī)，其特征在于，回?zé)崞?5)是間壁式回?zé)崞鳌?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī)，其特征在于，動力活塞(1)與氣缸(2)、吸入閥(3)、排出閥(10)組成的動力輸出機(jī)構(gòu)，可以用透平膨脹機(jī)代替。
全文摘要
一種超臨界回?zé)峒訜岚l(fā)動機(jī),包括一動力活塞,動力活塞與氣缸、吸入閥、排出閥組成動力輸出機(jī)構(gòu),并分別與加熱器及超臨界流體回?zé)崞鞯臍?cè)相連通,加熱器通過管道與超臨界流體回?zé)崞鞯墓軅?cè)及循環(huán)泵的排出端相連通,循環(huán)泵的吸入端通過管道與冷凝器的液相相連通,冷凝器的氣相經(jīng)管道與超臨界流體回?zé)崞鞯臍?cè)相連通,具有外部加熱,熱效率高,結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F02G1/00GK1269465SQ00113798
公開日2000年10月11日 申請日期2000年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月29日
發(fā)明者顧兆林, 佐藤春樹, 馮霄 申請人:西安交通大學(xué)