[發明專利]一種熱機

無效

• 申請號: 200810071084.2
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101298842A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 洪國偉
• 申請（專利權）人: 洪國偉
• 主分類號: F01K25/00
• 分類號: F01K25/00;F01K25/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱力發動機技術，屬機械工程領域。

背景技術

熱力循環在熱物理學和動力工程發展史上占有重要位置，是熱機發展的理 論基礎和能源動力系統的核心，也是熱物理學科開拓發展的推動力與理論基礎 之一。歷史證明，每一次先進的熱力循環及其熱機的發展應用，都將引起一些 工業進步。

本發明設定的一種熱力循環由二個定壓回熱過程和二實個多變過程組成 (如圖1所示)，這里稱之為H循環，以下對H循環的熱力過程做一下理論分析：

(參考【工程熱力學】龐麓鳴等，高等教育出版社1986)

假設工質為理想氣體：

多變熱力過程PVⁿ＝C(常數)

膨脹過程多變指數n₁

壓縮過程多變指數n₂

高低壓比π＝高壓P₂/低壓P₁

氣體常數R

絕熱指數k

回熱器傳熱溫差T₄-T₃＝T₁-T₂＝ΔT

結論：1)壓比越高，熱機效率越高。

2)回熱器傳熱溫差越小，熱機效率越高。

3)回熱器傳熱溫差逼近零時，熱機效率逼近卡諾熱機效率。

本發明要做的工作就是提出H循環的技術實現辦法。

發明內容

執行H循環的熱機，簡稱：一種熱機，它是一種外燃機。

附圖說明

圖1為H熱力循環的正循環溫熵圖，箭頭指向為循環過程方向，圖中1→2 為多變壓縮過程，2→3為定壓升溫過程，3→4為多變膨脹過程，4→1定壓降 溫過程。

圖2為回熱器原理圖，冷熱氣體分別由相反箭頭指向流入流出回熱器進行 熱交換，回熱器是逆流型氣—氣換熱器。

圖3為膨脹機示意圖，這是一種加熱型氣體膨脹機，高溫熱源與氣體不混 合，高壓氣體由下方箭頭指向進入膨脹機內，驅動葉輪轉動軸對外作功，同時 吸收上方流入膨脹機機體高溫熱源的熱量Q_(加熱)，氣體被間接加熱，膨脹后由 下方箭頭指向離開膨脹機。

圖4為壓縮機示意圖，這是一種冷卻型氣體壓縮機，低壓氣體由下方箭頭 指向進入壓縮機內，被壓縮后由下方箭頭指向離開壓縮機，外力驅動葉輪對氣 體進行壓縮，同時氣體向上方流入壓縮機機體的低溫冷卻源間接排熱Q_(放熱)。

圖5為圖4與圖2的連合體，為多變壓縮機組示意圖。

圖6為圖3與圖2的連合體，為多變膨脹機組示意圖。

圖7為三段型回熱器示意圖，是三個在不同溫度段工作的回熱器之串聯體。 冷熱氣體分別由相反箭頭指向流入流出回熱器進行熱交換，回熱器是逆流型換 熱器。

圖8為熱機示意圖，為圖6與圖5的組合體。膨脹機通過葉輪軸對外作的 功分為兩部分：一部分驅動壓縮機，另一部分為凈輸出功。

具體實施方式

執行H循環的熱機，它有四個主要部件：①膨脹機(圖3)、②壓縮機(圖 4)、③回熱器(圖2)、④循環工質，膨脹機是加熱型膨脹機，壓縮機是冷卻型 壓縮機，回熱器是氣--氣逆流換熱器，循環工質是近似熱力學理想氣體，備選 循環工質有：空氣、氧氣、二氧化碳、氮氣、氪、氬等。

熱機在高溫熱源和低溫冷卻源之間工作，高溫熱源是指給膨脹機加熱的熱 源，低溫冷卻源是指對壓縮機冷卻的冷卻源。循環工質在熱機內的工作流程是：

①循環工質進入壓縮機內被壓縮，壓縮同時循環工質透過壓縮機機體向低 溫冷卻源散熱，形成高壓狀態。

②高壓狀態的循環工質進入回熱器，在回熱器內循環工質被迎向而來的高 溫低壓循環工質加熱升溫，形成高溫高壓狀態。

③高溫高壓狀態的循環工質進入膨脹機，在膨脹機內膨脹作功，膨脹同時 也在透過膨脹機機體向高溫熱源吸熱，最后形成高溫低壓狀態。

④從膨脹機出來的高溫低壓狀態的循環工質進入回熱器，在回熱器內工質 與從壓縮機出來的高壓氣流換熱、降溫，再進入壓縮機。