[發(fā)明專利]液體活塞單熱源發(fā)動機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210006409.5
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102454535A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳北彪
• 申請（專利權(quán)）人: 摩爾動力(北京)技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: F03C1/00
• 分類號: F03C1/00;F03C1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱能與動力領(lǐng)域，尤其是一種液體活塞單熱源發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)

根據(jù)熱力學(xué)的基本定律，熱機(jī)必須需要兩個不同溫度的熱源。世界上所有熱機(jī)都是以環(huán)境作為低溫?zé)嵩椿蜃栽旄哂诃h(huán)境溫度的熱源作為低溫?zé)嵩矗ㄟ^燃燒燃料或通過太陽能構(gòu)建溫度高于環(huán)境的高溫?zé)嵩矗瑸榇耍祟愊牧舜罅磕茉矗矊Νh(huán)境造成了嚴(yán)重污染。如果能夠發(fā)明一種以環(huán)境作為高溫?zé)嵩椿蛞缘推肺粺嵩矗ㄈ绾Ｋ⒌責(zé)帷⑽矚狻⒐S余熱以及太陽能集熱系統(tǒng)等）為高溫?zé)嵩矗⑼ㄟ^內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)造一個溫度低于環(huán)境和低品位熱源溫度的低溫?zé)嵩吹陌l(fā)動機(jī)，將具有劃時代的意義。

發(fā)明內(nèi)容

要想利用環(huán)境或低品位熱源作為高溫?zé)嵩矗诎l(fā)動機(jī)系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建一個低溫?zé)嵩矗ㄒ坏姆椒ň褪菍碜杂诃h(huán)境的氣體、或?qū)碜杂诘推肺粺嵩吹臍怏w、或?qū)⒃诃h(huán)境中吸熱的氣體、或?qū)⒃诘推肺粺嵩粗形鼰岬臍怏w進(jìn)行絕熱深度壓縮或進(jìn)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(nèi)混入液體（含臨界狀態(tài)），液體與氣體發(fā)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(jìn)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(tǒng)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(gòu)建了一個新的低溫?zé)嵩础Ｈ绻麖谋砻嫔峡矗@個過程違反了熱力學(xué)的相關(guān)定律，但是詳細(xì)分析，可知在向高溫高壓氣體內(nèi)混入液體（含臨界狀態(tài)）時，壓力會大幅升高，壓力的升高會導(dǎo)致膨脹作功完了時的氣體溫度大幅下降，這一過程的實質(zhì)是利用了傳質(zhì)過程和傳熱過程的互換，用傳質(zhì)過程替換了傳熱過程，從而實現(xiàn)了構(gòu)建低溫?zé)嵩吹哪康摹?/p>

向被深度壓縮的氣體內(nèi)混入液體（含臨界狀態(tài)）的量應(yīng)滿足液體氣化后氣相總摩爾數(shù)n、溫度T和氣體常數(shù)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(nèi)混入液體（含臨界狀態(tài)）的過程中，應(yīng)盡可能維持恒容狀態(tài)。

深度壓縮需要很高的壓力，用傳統(tǒng)活塞和曲柄連桿機(jī)構(gòu)很難實現(xiàn)，因此，需要發(fā)明一種新型活塞。為此，本發(fā)明采用了液體活塞。

為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下：

一種液體活塞單熱源發(fā)動機(jī)，包括氣液缸、液壓動力機(jī)構(gòu)和液體工質(zhì)回送系統(tǒng)，在所述氣液缸上設(shè)液體工質(zhì)出口和液體工質(zhì)回流口，所述液體工質(zhì)出口與所述液壓動力機(jī)構(gòu)的動力液體入口連通，所述液壓動力機(jī)構(gòu)的液體出口與所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)連通，所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)與所述液體工質(zhì)回流口連通，在所述氣液缸內(nèi)的所述氣體工質(zhì)的區(qū)域內(nèi)設(shè)高壓液體回流口，所述液壓動力機(jī)構(gòu)的液體出口與液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)連通，所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)的高壓液體出口與所述高壓液體回流口連通，在所述高壓液體回流口和所述液壓動力機(jī)構(gòu)的液體出口之間的液體通道上設(shè)低品位熱源液體加熱器；在所述氣液缸內(nèi)的液體工質(zhì)的作用與傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機(jī)中的活塞的密封和傳力作用相同，在所述氣液缸內(nèi)的氣體工質(zhì)和所述液體工質(zhì)的相互作用關(guān)系與傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機(jī)中的氣態(tài)工質(zhì)和活塞的作用關(guān)系相同，在一個工作循環(huán)的某一過程中所述氣體工質(zhì)對所述液體工質(zhì)施壓迫使所述液體工質(zhì)推動所述液壓動力機(jī)構(gòu)對外作功，在同一個工作循環(huán)的另一過程中所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)將所述液體工質(zhì)經(jīng)所述液體工質(zhì)回流口回流到所述氣液缸內(nèi)實現(xiàn)對所述氣體工質(zhì)的壓縮，當(dāng)所述氣體工質(zhì)被壓縮到設(shè)定程度時，高壓液體工質(zhì)經(jīng)所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)和所述高壓液體回流口被回送到所述氣液缸的所述氣體工質(zhì)的區(qū)域內(nèi)與所述氣體工質(zhì)混合傳熱發(fā)生氣化降溫增壓對所述液體工質(zhì)施壓，進(jìn)入下一循環(huán)；

所述液壓動力機(jī)構(gòu)、所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)和所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)受過程控制機(jī)構(gòu)控制協(xié)調(diào)工作。

在所述氣液缸的中部設(shè)低品位熱源氣體加熱器。

在所述液壓動力機(jī)構(gòu)、所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)、所述液體工質(zhì)出口和所述液體工質(zhì)回流口所構(gòu)成的所述液體工質(zhì)的流通通道上設(shè)低品位熱源液體加熱器。

在所述氣液缸上設(shè)氣體工質(zhì)導(dǎo)出口，在所述氣體工質(zhì)導(dǎo)出口處設(shè)氣體工質(zhì)導(dǎo)出控制閥，在所述氣液缸上設(shè)氣體工質(zhì)導(dǎo)入口，在所述氣體工質(zhì)導(dǎo)入口處設(shè)氣體工質(zhì)導(dǎo)入控制閥，在所述氣體工質(zhì)導(dǎo)出口經(jīng)連通通道與所述氣體工質(zhì)導(dǎo)入口連通，在所述連通通道上設(shè)低品位熱源氣體加熱器；

所述氣體工質(zhì)導(dǎo)出控制閥、所述氣體工質(zhì)導(dǎo)入控制閥、所述液壓動力機(jī)構(gòu)、所述液體工質(zhì)回送系統(tǒng)和所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)受過程控制機(jī)構(gòu)控制協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)在所述氣液缸內(nèi)膨脹作功降溫的所述氣體工質(zhì)在所述低品位熱源氣體加熱器內(nèi)吸熱升溫再被吸入所述氣液缸后再次被壓縮的目的。