[發(fā)明專利]一種多變膨脹機組

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810071674.5
• 申請日: 2008-08-30
• 公開（公告）號: CN101368491A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪國偉
• 申請（專利權(quán)）人: 洪國偉
• 主分類號: F01K25/08
• 分類號: F01K25/08;F25B9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力機械領(lǐng)域，尤其是涉及制冷技術(shù)和熱機技術(shù)。

背景技術(shù)

在工程熱力學(xué)中，多變膨脹過程是熱力過程的一個重要組成部分，多變膨脹過程有一個特征值是多變指數(shù)。多變指數(shù)在冷機循環(huán)和熱機循環(huán)中應(yīng)當(dāng)有著重要意義。在靜態(tài)熱力學(xué)中，多變指數(shù)可由熱力過程起點和終點的熱力狀態(tài)確定的，這正是本發(fā)明的一個技術(shù)依據(jù)。多變膨脹機組是為控制多變指數(shù)而設(shè)計的一種設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

一種多變膨脹機組，它由內(nèi)加熱型膨脹機和逆流換熱器組成。內(nèi)加熱型膨脹機進出口分別和逆流換熱器進出口連接而成為一個整體，這個整體就是一種多變膨脹機組。內(nèi)加熱型膨脹機的特征是氣體僅僅在被膨脹過程中得到加熱。

逆流換熱器的傳熱溫差和內(nèi)加熱型膨脹機的加熱介質(zhì)溫度是多變指數(shù)的主要影響因素。當(dāng)逆流換熱器的傳熱溫差逼近零時，膨脹過程逼近等溫，多變膨脹機組就可看成是等溫膨脹機組。

附圖說明

圖1：內(nèi)加熱型膨脹機。

圖2：逆流換熱器。

圖3：一種多變膨脹機組。

具體實施方案

內(nèi)加熱型膨脹機(圖1)設(shè)計壓比為2.7～3.5，設(shè)計進氣壓力50～15bar，設(shè)計工質(zhì)可以是空氣、氦、氧氣、二氧化碳、氮氣、氪、氬等近似理想氣體。內(nèi)加熱型膨脹機加熱介質(zhì)可以是水或其它特定液體，也可以是高溫?zé)煔狻?/p>

逆流換熱器(圖2)為耐高壓氣體換熱器，設(shè)計高壓側(cè)可為70～100bar，設(shè)計低壓側(cè)可為20～40bar。

內(nèi)加熱型膨脹機進出口分別和逆流換熱器進出口連接而成為一個整體，這個整體就是一種多變膨脹機組(圖3)。工作流程是：氣體進入逆流換熱器換熱后再進入內(nèi)加熱型膨脹機作功，膨脹后排回逆流換熱器，與低壓端氣體換熱后再離開逆流換熱器。多變膨脹機組分二種類型：熱機類多變膨脹機組和制冷機類(或熱泵類)多變膨脹機組，不宜混用。

加熱介質(zhì)對內(nèi)加熱型膨脹機機殼加熱，機殼可設(shè)計成空心內(nèi)腔式，加熱介質(zhì)在機殼空心內(nèi)腔內(nèi)流動，與膨脹氣體熱交換。由于氣體正常膨脹過程是降溫的，機殼空心內(nèi)腔加熱介質(zhì)流道走向可以與膨脹氣體走向相同，形成順流換熱效果。機殼尺寸要足夠大，以便膨脹氣流與機殼接觸面積足夠大，保證加熱介質(zhì)順暢吸收膨脹氣體熱量，同時大尺寸可減低傳熱溫差。膨脹轉(zhuǎn)動葉輪可設(shè)計成小葉多級式，保證流道順長、傳熱條件良好，使氣體膨脹時不斷吸熱。如果膨脹機是螺桿結(jié)構(gòu)，螺桿可長一些。如果膨脹機是活塞式，則加熱介質(zhì)對氣缸加熱，缸徑可小些，或采用多缸式活塞膨脹機。加熱介質(zhì)不得在非膨脹過程段加熱。當(dāng)氣體壓力和密度較高時，膨脹氣體加熱的傳熱性能較好設(shè)計，氣體膨脹降溫過程較平穩(wěn)。當(dāng)逆流換熱器進出口溫差較小時，氣體膨脹過程可逼近等溫。