專利名稱：等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種依據(jù)工質(zhì)的氣液相變特性、利用現(xiàn)有壓縮、膨脹機(jī)械技術(shù)而制造的循環(huán)吸收環(huán)境流體熱量作功的動(dòng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
在公知的理論技術(shù)里，卡諾定理指出可逆熱機(jī)循環(huán)熱效率與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。但現(xiàn)實(shí)生活中的熱機(jī)有利用水作工質(zhì)的蒸汽機(jī)、汽輪機(jī)，氣體作工質(zhì)的汽油機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、熱氣機(jī)，利用低沸點(diǎn)工質(zhì)的海水溫差發(fā)電等生產(chǎn)現(xiàn)象。因其工質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、汽化(凝結(jié))熱、比熱等特性各不相同，若將以上熱機(jī)更換，其熱效率將大受影響，甚至無法運(yùn)轉(zhuǎn)。生產(chǎn)現(xiàn)象中熱泵每耗1千瓦小時(shí)電所得熱量，是一般情況下(例如，電流通過電阻)消耗2～4千瓦小時(shí)電才能得到的熱量，制冷機(jī)可將所耗功幾倍以上的熱能從低溫冷源轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境。制冷機(jī)、熱泵依靠施加外壓強(qiáng)的大小改變了工質(zhì)的沸點(diǎn)，并利用了工質(zhì)相變時(shí)汽化熱量大、壓縮凝結(jié)耗功小這一特性。研究比較標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)相近的多種液體發(fā)現(xiàn)，有的液體的相變汽化(凝結(jié))熱量是另種液體的幾倍、甚至近十倍，而比熱卻差不多、甚至更小。蒸汽(輪)機(jī)是重要的熱機(jī)之一，設(shè)高溫?zé)嵩碩1、低溫?zé)嵩碩2、吸熱量Q1、放熱量Q2、質(zhì)量m、作功W＝Q1-Q2，則其循環(huán)熱效率η=WQ1=Q1-Q2Q1]]>因其工質(zhì)涉及汽液相變，現(xiàn)設(shè)工質(zhì)比熱c不隨溫度改變、汽化熱Q3、凝結(jié)熱Q4＝Q2、Q1＝mc(T1-T2)+Q3，從而推出飽和汽輪機(jī)η=Q1-Q2Q1=mc(T1-T2)+Q3-Q4mc(T1-T2)+Q3]]>由于在相同的熱學(xué)狀態(tài)下，同種氣體的汽化熱等于凝結(jié)熱，從而再次推論出工質(zhì)的汽化(凝結(jié))熱越小、熱效率越高，比熱越大、熱效率越高，高低溫?zé)嵩礈夭钤酱?、熱效率越高；若為壓縮制冷機(jī)、熱泵，則為汽化(凝結(jié))熱越大、耗功越小，比熱越小、耗功越小，高低溫?zé)嵩礈夭钤叫?、耗功越小。環(huán)境中水域、大氣貯備的內(nèi)能可以說是取之不盡的，利用其貯備能量作功的稱為第二類永動(dòng)機(jī)。長期實(shí)踐證明、熱力學(xué)第二定律指出(效率等于100％的)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的在于向社會(huì)提供一種依靠工質(zhì)相變特性而吸收環(huán)境中水域、大氣等流體所含熱量作功的動(dòng)力機(jī)。
為了完成上述發(fā)明任務(wù)；本發(fā)明在設(shè)計(jì)時(shí)采用了如下方案首先由封閉結(jié)構(gòu)的多級蒸汽壓縮機(jī)[1]、飽和蒸汽膨脹(汽輪)機(jī)[4]構(gòu)成等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)的主要設(shè)備；壓縮機(jī)[1]采用相變汽化(凝結(jié))熱大、比熱小的純凈工質(zhì)，膨脹機(jī)[4]采用相變汽化(凝結(jié))熱小、比熱大的純凈工質(zhì)，兩種工質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)接近。其次是壓縮機(jī)[1]設(shè)備主要由多級旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)[1]、逆流式熱交換器[2]、抽液泵[10]、蒸發(fā)器[8]、汽液分離器[5]部件構(gòu)成；膨脹機(jī)[4]設(shè)備主要由汽輪機(jī)[4]、冷凝器[9]、抽液泵[6]、逆流式熱交換器[2]、汽液分離器[3]、定壓閥部件構(gòu)成，而且壓縮機(jī)[1]、膨脹機(jī)[4]共轉(zhuǎn)軸[7]運(yùn)轉(zhuǎn)。再其次是壓縮機(jī)[1]的蒸發(fā)器[8]大部份外表面積、汽液分離器[5]外表面要與環(huán)境流體進(jìn)行充分的傳熱，蒸發(fā)器[8]另外少部份表面積與膨脹機(jī)[4]的冷凝器[9]，在與外界絕熱的前提下進(jìn)行充分的熱交換，抽液泵[6]、[10]與外界熱接觸，壓縮機(jī)[1]、膨脹機(jī)[4]及其余部件則與外界絕熱；逆流式熱交換器[2]中壓縮機(jī)[1]高溫工質(zhì)與膨脹機(jī)[4]低溫工質(zhì)互為逆流地進(jìn)行充分的熱交換。在等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)的壓縮機(jī)[1]、膨脹機(jī)[4]共轉(zhuǎn)軸[7]旋轉(zhuǎn)時(shí)，在壓縮機(jī)[1]中壓縮機(jī)[1]的旋轉(zhuǎn)抽走蒸發(fā)器[8]中已蒸發(fā)的汽體，形成蒸發(fā)器[8]的真空，蒸發(fā)器[8]中純凈液體工質(zhì)因降壓而沸點(diǎn)降低后吸收環(huán)境流體熱量或與冷凝器[9]中乏汽熱量后汽化，低溫(環(huán)境溫度)、低壓(低于大氣壓)蒸汽流經(jīng)汽液分離器[5]時(shí)，所含微小液滴被分離出來，這部份液滴再度吸熱汽化后隨大量飽和低溫低壓蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)[1]，經(jīng)多級壓縮機(jī)[1]的壓縮，逐步體積減少、壓力升高、溫度升高焓增加，然后高溫高壓蒸汽進(jìn)入逆流式熱交換器[2]，向膨脹機(jī)[4]低溫液體工質(zhì)放熱凝結(jié)后再經(jīng)抽液泵[10]進(jìn)入蒸發(fā)器[8]進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。在膨脹(汽輪)機(jī){4}中逆流式熱交換器[2]中的純凈液體工質(zhì)吸收壓縮機(jī)[1]中工質(zhì)放熱凝結(jié)的熱量后經(jīng)定壓閥的控制，以及經(jīng)汽液分離器[3]的分離，高溫、高壓的飽和蒸汽和汽液分離器[3]分離的微小液滴再度吸熱汽化的飽和蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)[4]中作功，乏汽進(jìn)入冷凝器[9]向壓縮機(jī)[1]的蒸發(fā)器[8]放熱后冷凝，然后經(jīng)抽液泵[6]進(jìn)入逆流式熱交換器[2]進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。如此循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，膨脹機(jī)[4]的作功除保證供給壓縮機(jī)[1]耗功外，剩余作功作為動(dòng)力向外輸出。
含有上述設(shè)計(jì)方案的本發(fā)明在循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用壓縮機(jī)[1]、膨脹機(jī)[4]中各自工質(zhì)比熱的差別、等溫相變時(shí)汽化(凝結(jié))熱及焓的懸殊差別而從環(huán)境水域、大氣等流體中吸熱、作功。其中壓縮機(jī)[1]從環(huán)境所吸收熱量經(jīng)多次循環(huán)，做到了百分之百的利用率，它還起到了抽汽機(jī)作用。


圖1是本發(fā)明的循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
它表示等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)主要設(shè)備、部件之間的相互連接形式及相關(guān)位置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例是將多級葉輪式壓縮機(jī)[1]與汽輪機(jī)[4]共一轉(zhuǎn)軸[7]連接、固定，蒸發(fā)器[8]與冷凝器[9]熱接觸部位、面積應(yīng)保證冷凝器[9]中乏汽充分放熱給蒸發(fā)器[8]后的冷凝，逆流式熱交換器[2]壓縮機(jī)[1]工質(zhì)與汽輪機(jī)[4]工質(zhì)的流動(dòng)換熱方向相反，汽輪機(jī)[4]的汽液分離器[3]也安置于逆流式熱交換器[2]中，將壓縮機(jī)[1]、逆流式熱交換器[2]、抽液泵[10]、蒸發(fā)器[8]、汽液分離器[5]按順序用管道封閉式焊連，汽輪機(jī)[4]、冷凝器[9]、抽液泵[6]、逆流式熱交換器[2]、汽液分離器[3]按順序亦用管道封閉式焊連，焊連、封閉結(jié)束前排凈所有循環(huán)系統(tǒng)中空氣后將純凈水、幾倍水質(zhì)量的乙醚液體分別置于壓縮機(jī)[1]的蒸發(fā)器[8]、汽輪機(jī)[4]相關(guān)的逆流式熱交換器[2]中，然后將壓縮機(jī)[1]、汽輪機(jī)[4]、逆流式熱交換器[2]外表面，以及冷凝器[9]與外界接觸表面上覆蓋絕熱層。本發(fā)明在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)[1]的運(yùn)轉(zhuǎn)、抽吸造成蒸發(fā)器[8]中水的降壓，工質(zhì)水吸收環(huán)境流體中熱量以及冷凝器[9]放熱量后汽化，低溫低壓水蒸汽流過汽液分離器[5]，再經(jīng)壓縮機(jī)[1]的多級壓縮成高溫高壓水蒸汽，然后于逆流式熱交換器[2]中放熱給乙醚后凝結(jié)，最后經(jīng)抽液泵[10]進(jìn)入蒸發(fā)器[8]進(jìn)行下一循環(huán)。逆流式熱交換器[2]中乙醚吸熱流經(jīng)汽液分離器[3]、定壓閥后成為高溫高壓乙醚蒸汽，再流經(jīng)汽輪機(jī)[4]作功后乏汽進(jìn)入冷凝器[9]，放熱給蒸發(fā)器[8]后冷凝，然后經(jīng)抽液泵[6]進(jìn)入逆流式熱交換器[2]后進(jìn)行下一循環(huán)。由于乙醚蒸汽所作功多倍于壓縮水蒸汽所耗功，從而造成吸熱、作功的不斷循環(huán)，除保證供給壓縮機(jī)[1]耗功外，另有大部份所作功作為動(dòng)力不斷向外輸出。
權(quán)利要求
1.一種等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)，其中包括多級壓縮機(jī)[1]、膨脹(汽輪)機(jī)[4]、轉(zhuǎn)軸[7]、汽液分離器[3][5]、蒸發(fā)器[8]、冷凝器[9]、抽液泵[6][10]，壓縮機(jī)[1]、膨脹(汽輪)機(jī)[4]、逆流式熱交換器[2]覆蓋絕熱層，其特征是，封閉式循環(huán)的兩種工質(zhì)互為等溫相變時(shí)焓差大的工質(zhì)、這兩種循環(huán)工質(zhì)在逆流式熱交換器[2]中進(jìn)行熱交換、在冷凝器[9]中工質(zhì)只放熱與蒸發(fā)器[8]工質(zhì)，蒸發(fā)器[8]工質(zhì)主要還吸收外界環(huán)境液體熱量。
全文摘要
等溫相變汽凝焓差動(dòng)力機(jī)涉及到一種依靠工質(zhì)氣液相變特性、利用現(xiàn)有壓縮、膨脹機(jī)械技術(shù)而制造的循環(huán)吸收環(huán)境水域、大氣中熱量作功的動(dòng)力機(jī)，主要特征是蒸發(fā)器[8]中工質(zhì)向環(huán)境流體以及冷凝器[9]中工質(zhì)吸熱后經(jīng)多級壓縮機(jī)[1]壓縮再于逆流式熱交換器[2]中放熱給膨脹機(jī)[4]工質(zhì)，膨脹機(jī)[4]工質(zhì)吸熱后作功，乏汽進(jìn)入冷凝器[9]冷凝。實(shí)現(xiàn)了循環(huán)吸收環(huán)境流體熱量作功，除保證供給壓縮機(jī)[1]耗功外，大部份膨脹機(jī)[4]作功作為動(dòng)力向外輸出?？蓮V泛作為機(jī)械動(dòng)力。
文檔編號F03G7/06GK1488853SQ0213114
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者王作國 申請人:王作國