[發明專利]傳統活塞單熱源開路發動機

無效

• 申請號: 201210006368.X
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102454419A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 靳北彪
• 申請（專利權）人: 摩爾動力(北京)技術股份有限公司
• 主分類號: F01B29/10
• 分類號: F01B29/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熱能與動力領域，尤其是一種傳統活塞單熱源開路發動機。

背景技術

根據熱力學的基本定律，熱機必須需要兩個不同溫度的熱源。世界上所有熱機都是以環境作為低溫熱源或自造高于環境溫度的熱源作為低溫熱源，而通過燃燒燃料或通過太陽能構建溫度高于環境的高溫熱源，為此，人類消耗了大量能源，也對環境造成了嚴重污染。如果能夠發明一種以環境作為高溫熱源和/或以低品位熱源（如海水、地熱、尾氣、工廠余熱以及太陽能集熱系統等）為高溫熱源，并通過內部系統構造一個溫度低于環境和低品位熱源溫度的低溫熱源的發動機，將具有劃時代的意義。

發明內容

要想利用環境或低品位熱源作為高溫熱源，在發動機系統內構建一個低溫熱源，唯一的方法就是將來自于環境的氣體、或將來自于低品位熱源的氣體、或將在環境中吸熱的氣體、或將在低品位熱源中吸熱的氣體進行絕熱深度壓縮或進行近似絕熱深度壓縮，在深度壓縮過程中被壓縮的氣體的壓力和溫度均大幅度提高，向被深度壓縮的氣體內混入液體（含臨界狀態），液體與氣體發生傳熱相變成氣體，使壓力升高、溫度小幅升高或不升高或下降，然后進行絕熱膨脹作功，膨脹作功的量大于壓縮過程的功耗，所以系統可以對外輸出動力，作功完了時的氣體溫度下降到低于壓縮前的溫度，這樣就構建了一個新的低溫熱源。如果從表面上看，這個過程違反了熱力學的相關定律，但是詳細分析，可知在向高溫高壓氣體內混入液體（含臨界狀態）時，壓力會大幅升高，壓力的升高會導致膨脹作功完了時的氣體溫度大幅下降，這一過程的實質是利用了傳質過程和傳熱過程的互換，用傳質過程替換了傳熱過程，從而實現了構建低溫熱源的目的。

向被深度壓縮的氣體內混入液體（含臨界狀態）的量應滿足液體氣化后氣相總摩爾數n、溫度T和氣體常數R的乘積大于混入液體前的此乘積。在向被深度壓縮的氣體內混入液體（含臨界狀態）的過程中，應盡可能維持恒容狀態。

為了解決上述問題，本發明提出的技術方案如下：

一種傳統活塞單熱源開路發動機，包括氣缸、活塞和液體工質源，所述活塞設置在所述氣缸內，在所述氣缸的缸蓋上設進氣口，在所述進氣口處設進氣門，在所述氣缸的缸蓋上設排氣口，在所述排氣口處設排氣門，所述液體工質源經液體工質高壓導入系統與所述氣缸連通，所述進氣門、所述排氣門和所述液體工質高壓導入系統受過程控制機構控制實現當由所述進氣口進入所述氣缸的氣體工質在所述氣缸內被深度壓縮后，所述液體工質高壓導入系統將所述液體工質源內的液體工質定量導入到所述氣缸內，所述液體工質與所述氣體工質混合受熱氣化使壓力進一步提高構成所述活塞下行作功的量大于所述氣體工質被深度壓縮過程所需要的功，所述活塞對系統外作功，膨脹作功后的所述氣體工質的溫度降低到低于所述氣體工質被壓縮前的溫度，降溫后的所述氣體工質在所述活塞上行時經所述排氣門被排出系統，來自氣源的所述氣體工質在所述活塞下行時經所述進氣門被吸入所述氣缸內，當所述活塞上行時所述氣體工質被深度壓縮，進入下一個循環；所述氣源設為大氣或常溫氣體時所述液體工質設為非水液體工質，所述氣源設為余熱熱氣源時所述液體工質設為水或可氣化液體。

在所述進氣口處設氣體工質吸熱低品位熱源加熱器。

被導入到所述氣缸內的所述液體工質的量滿足完全被氣化的程度。

加大所述活塞在壓縮過程中的壓縮比，使被深度壓縮的所述氣體工質的溫度在1000K以上、1300K以上、1500K以上、1800K以上、2000K以上、2300K以上、2500K以上、2800K以上、3000K以上、3200K以上或3500K以上。

所述液體工質設為液體二氧化碳、液氮或液氦。

所述氣源設為傳統內燃發動機的排氣道，所述氣體工質設為所述傳統內燃發動機的排氣。

在所述排氣口處設氣液分離器，所述液體工質源設為所述氣液分離器的液體出口，所述氣液分離器內的液體作為所述液體工質使用。

在所述氣液分離器和所述排氣口之間設排氣冷卻器。

在所述液體工質源與所述氣缸之間的所述液體工質的流通通道上設液體工質吸熱環境加熱器。

在所述液體工質吸熱環境加熱器之后的所述液體工質的流通通道上設液體工質吸熱低品位熱源加熱器。