專利名稱：工質能差動力循環(huán)及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及動力循環(huán)技術領域，準確說是一種工質能差動力循環(huán)及其裝置。
已有的動力循環(huán)均符合卡諾循環(huán)原理。當熱量由高溫熱源傳向低溫熱源時產生動力，兩個熱源的狀態(tài)均為平衡態(tài)。若以環(huán)境溫度和空間為低溫熱源，那么，產生高溫熱源，必須要消耗大量的非再生能源。如現(xiàn)有的火力發(fā)電等，所消耗的大量能源則是煤。
本發(fā)明的目的是，根據非平衡態(tài)熱力學理論，提供一種制冷制(以氨NH3為例)在遠離平衡態(tài)的非平衡相變過程中，存在非線性動力學的循環(huán)及其裝置，將普遍熱轉換為有用功，為今后的能源利用開辟了新的途徑。
本發(fā)明的工質能差動力循環(huán)是高溫高壓過熱蒸汽與多倍的常溫下的干飽和蒸汽混合，合成的汽體，由于濃度增大，溫度均勻，當混合比例達到規(guī)定值時，合成汽體的狀態(tài)將形成非平衡態(tài)的高壓干飽和蒸汽，進入渦輪機，產生動力。
本發(fā)明循環(huán)的實施，對照
圖1做詳細說明圖1中a點的高溫高壓過熱蒸汽在縮放形噴管內，按等溫熵(ΔS＝0)規(guī)律產生超音速射流，即a—c—d過程，由于引射力的作用，有n倍的c點干飽和蒸汽與之混合，即c—d過程，即d點有(n＋1)倍的汽體存在。上述兩股汽流以交換動能的形式進行充分的混合后，進入擴壓裝置時進行降速，混合氣體的溫度壓力迅速回升。當速度降為零時，b點有 的汽體進入渦輪機，按等熵(ΔS＝0)規(guī)律產生動力或電力，即b—e過程。由渦輪機排出的乏汽再返回汽液共存的f—c過程，將余熱對飽和液體加熱，即e—f過程。另外，b點還有 的汽體將反饋至過熱蒸汽發(fā)生器中去，產生過熱蒸汽，以維持過熱汽源。為此，由渦輪機輸出的電力需進行合理的配電，一部分對外輸出，一部分則需提供給過熱蒸汽發(fā)生器，即b—a過程。
本發(fā)明循環(huán)過程的能量分配關系如下n=ha-hbhb-hc]]>混合比n與比容比N的關系應滿足N=VcVb]]>即n≥N渦輪機產生動力WW＝n(hb－h(huán)e)＝n(hc－h(huán)e)＋n(hb－h(huán)c)因為，n(hb－h(huán)c)將反饋至過熱蒸汽發(fā)生器，即b-a過程，故渦輪機的凈功輸出W′＝n(hc－h(huán)e)本發(fā)明完成上述循環(huán)的裝置是該裝置有壓力容器(19)和蒸發(fā)器(17)，飽和蒸汽輸汽管(18)將壓力容器，(19)和蒸發(fā)器(17)連結，壓力容器(19)上安裝的干飽和蒸汽輸汽管(4)的另一端與引射器(3)相連，飽和蒸汽反饋管(9)分別與引射器(3)和渦輪機進汽管路(8)連接，引射器(3)內裝有噴管(2)，引射器(3)的一端與混合器(5)相接，引射器(3)的另一端與過熱蒸汽輸氣管(1)的一端相接，過熱蒸汽輸汽管(1)的另一端安裝在過熱蒸汽發(fā)生器(10)上，混合器(5)與喉管(6)連接，喉管(6)的另一端與擴壓器(7)連接。擴壓器(7)通過渦輪機進汽管路(8)與渦輪發(fā)電機(11)連接，渦輪發(fā)電機(11)通過排汽管(12)與蒸發(fā)器(17)聯(lián)結。本發(fā)明循環(huán)裝置中，噴管(2)的形狀是，兩圓錐小直徑端相接，其相接處有一圓柱為過渡段?；旌掀?5)是圓錐形，大直徑端與引射器(3)連接，小直徑端與喉管(6)相接。擴壓器(7)是圓錐形，其小直徑端與喉管相接，大直徑端與渦輪機進汽管路(8)相接。蒸發(fā)器(17)內、渦輪機排汽管(12)的一端，安裝多孔余熱加熱器(13)。
附圖2是本發(fā)明工質能差動力循環(huán)裝置的示意圖。
對照附圖，對本發(fā)明的循環(huán)裝置實施例，做進一步的說明附圖2所示的本發(fā)明循環(huán)裝置，有配電室(22)，過熱蒸汽發(fā)生器(10)和渦輪發(fā)電機(11)分別與配電室(22)連接，過熱蒸汽發(fā)生器(10)通過過熱蒸汽輸汽管(1)和高壓飽和蒸汽反饋管(9)分別與引射器(3)和渦輪機進氣管路(8)連接，過熱蒸汽輸汽管(1)與噴管(2)相接，噴管(2)安裝在引射器(3)內，引射器(3)的一端與混合器(5)的大直徑端連接，混合器(5)的小直徑端與喉管(6)連接，喉管(6)的另一端與擴壓器(7)的小直徑端連接，擴壓器(7)大直徑端與渦輪機進汽管路(8)連接，進汽管路(8)與渦輪發(fā)電機(11)連接，渦輪發(fā)電機(11)通過排汽管(12)與蒸發(fā)器(17)連接，蒸發(fā)器(17)通過飽和蒸汽輸氣管(18)與壓力容器(19)連接，壓力容器(19)由干飽和蒸汽輸汽管(4)與引射器(3)連接。本發(fā)明的循環(huán)工作過程是在過熱蒸汽發(fā)生器(10)內裝兩種不同工質，使其產生高壓汽體，該汽體經輸汽管(1)送入噴管(2)內，在其內產生超音速射流，引射器(3)內就形成引射力。此時，嚴格控制干飽和蒸汽輸汽管(4)的流量，使其按計算比例在混合器(5)內進行動能合成，當合成汽體通過喉管(6)進入擴壓器(7)時，則降速升壓，直至速度為零，此時渦輪機進汽管路(8)處的汽體壓力高于過熱蒸汽輸汽管(1)的汽體壓力。為此，渦輪機進汽管路(8)處的汽體將分成兩路；一路進入渦輪發(fā)電機(11)，產生電力，由A、B、C電路輸入配電室(22)進行電能量反饋與輸出的比例分配，另一路汽體進入高壓飽和蒸汽反饋管(9)，再至過熱蒸汽發(fā)生器(10)加熱補充過熱蒸汽輸汽管(1)的過熱蒸汽源。渦輪發(fā)電機(11)排出的汽經渦輪機排汽管(12)進入多孔余熱加熱器(13)，對飽和液體(14)加熱。熱管(16)在極小的溫差下大負荷傳遞熱量，可以保證循環(huán)過程所需要的汽化潛熱。設立壓力容器(19)是為了提高飽和蒸汽(15)的干度。
本發(fā)明是以熱力學發(fā)展的第三階段理論為依據，針對現(xiàn)有熱力循環(huán)進行改進的。由于本發(fā)明利用制冷劑在環(huán)境條件下的汽、液共存狀態(tài)及干飽和汽相線的焓(h)與壓力(p)溫度(T)的非線性關系，使得遠離平衡態(tài)得以實現(xiàn)，所以，本發(fā)明產生高溫高壓時，不需現(xiàn)有動力循環(huán)產生高溫高壓時所必消耗的大量能源。本發(fā)明的實施為人類能源利用開辟了新的途徑。
權利要求
1.工質能差動力循環(huán)，其特征在于高溫高壓過熱蒸汽與多倍的常溫下的干飽和蒸汽混合，合成汽體，由于濃度增大，溫度均勻，當混合比例達到規(guī)定值時，合成汽體的狀態(tài)將形成非平衡態(tài)的高壓干飽和蒸汽，進入渦輪機，產生動力。
2.工質能差動力循環(huán)裝置，它有壓力容器(19)和蒸發(fā)器(17)，其特征在于飽和蒸汽輸汽管(18)將壓力容器(19)和蒸發(fā)器(17)連結，壓力容器(19)上安裝的干飽和蒸汽輸汽管(4)的另一端與引射器(3)相連，飽和蒸汽反饋管(9)分別與引射器(3)和渦輪機進汽管路(8)連接，引射器(3)內裝有噴管(2)，引射器(3)的一端與混合器(5)相連，引射器(3)的另一端與過熱蒸汽輸汽管(1)的一端相接，過熱蒸汽輸汽管(1)的另一端安裝在過熱蒸汽發(fā)生器(10)上，混合器(5)與喉管(6)連接，喉管(6)的另一端與擴壓器(7)連接，擴壓器(7)通過渦輪機進汽管路(8)與渦輪發(fā)電機(11)連接，渦輪發(fā)電機(11)通過排汽管(12)與蒸發(fā)器(17)聯(lián)結。
3.按照權利要求2所述的工質能差動力循環(huán)裝置，其特征在于噴管(2)的形狀是，兩圓錐小直徑端相接，其相接處有一圓柱為過渡段。
4.按照權利要求2所述的工質能差動力循環(huán)裝置，其特征在于混合器(5)是圓錐形，大直徑端與引射器(3)連接，小直徑端與喉管(6)相接。
5.按照權利要求2所述的工質能差動力循環(huán)裝置，其特征在于擴壓器(7)是圓錐形，其小直徑端與喉管(6)相接，大直徑端與渦輪機進汽管路(8)相接。
6.按照權利要求2所述的工質能差動力循環(huán)裝置，其特征在于蒸發(fā)器(17)內、渦輪機排汽管(12)的一端，安裝多孔余熱加熱器(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及動力循環(huán)技術領域，準確說是一種工質能差動力循環(huán)及其裝置。本發(fā)明的循環(huán)是高溫高壓過熱蒸汽與多倍的常溫下的干飽和蒸汽混合，合成的汽體，由于濃度增大，溫度均勻，當混合比例適當時，合成汽體的狀態(tài)將形成非平衡態(tài)的高壓干飽和蒸汽，進入渦機產生動力。本發(fā)明是以熱力學發(fā)展的第三階段理論為依據，針對現(xiàn)有熱力循環(huán)進行改進的。本發(fā)明的實施，為人類能源利用開辟了新的途徑。
文檔編號F03G7/00GK1123886SQ9511042
公開日1996年6月5日 申請日期1995年4月24日 優(yōu)先權日1994年5月12日
發(fā)明者王杰, 吳健忠 申請人:王杰