[發明專利]余熱利用內燃熱氣機

在審

• 申請號: 201310016725.5
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103147877A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 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: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043
• 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，尤其是一種熱氣機。

背景技術

????近年來，熱氣機得到廣泛重視，然而傳統熱氣機都是通過外燃加熱的方式來提供動力的，外燃方式需要經過傳熱部件（通常為被加熱容器的壁）來進行熱傳遞，使得工質被加熱，在外燃加熱過程中很大一部分熱量都耗散在環境中了，而且外燃加熱方式受傳熱壁承壓耐溫能力的限制，傳熱效率有限，工質的溫度和壓力難以達到更高的水平，從而使得傳統熱氣機的效率和功率密度嚴重受限，因此，需要發明一種新型熱氣機。

發明內容

本發明提供了一種效率和功率密度高的余熱利用內燃熱氣機，解決了傳統熱氣機因工質的溫度和壓力難以達到更高的水平而影響效率和功率密度的問題，同時采用熱交換的方式將做功完成時溫度很高的氣體的熱量傳遞給經壓縮機構壓縮后即將進入內燃燃燒室的溫度較低的氣體，使得即將進入內燃燃燒室的溫度較低的氣體的溫度得以升高，同時做功完成時溫度很高的氣體的溫度得以降低，從而可以充分利用內燃燃燒的能量。

本發明提出的技術方案如下：

一種余熱利用內燃熱氣機，包括壓縮機構、做功機構、內燃燃燒室和熱交換器，所述壓縮機構的工質出口與所述熱交換器的被加熱流體入口連通，所述熱交換器的被加熱流體出口經所述內燃燃燒室與所述做功機構的工質入口連通，所述做功機構的工質出口經所述熱交換器的被冷卻流體通道與所述壓縮機構的工質入口連通，所述壓縮機構、所述做功機構、所述內燃燃燒室、所述熱交換器以及它們之間的連通通道形成工質閉合循環回路；在所述熱交換器的被冷卻流體出口與所述壓縮機構的工質入口之間的連通通道上設工質導出口，且所述工質閉合循環回路的承壓能力大于0.5MPa。

所述余熱利用內燃熱氣機還包括降溫器，所述降溫器設置在所述熱交換器的被冷卻流體出口和所述壓縮機構的工質入口之間的連通通道上。所述工質導出口經控制閥與外界連通。

所述工質閉合循環回路中，參與循環的氣體的一部分為不凝氣。

所述壓縮機構設為葉輪壓氣機或羅茨風機或活塞式壓縮機構。

所述做功機構設為渦輪或羅茨馬達或活塞式做功機構。

所述壓縮機構設為葉輪壓氣機，所述做功機構設為渦輪，所述葉輪壓氣機和所述渦輪同軸設置。

本發明的原理是：用所述內燃燃燒室（即向需要進行加熱的熱氣機的工質內導入氧化劑、還原劑并使其發生燃燒化學反應，進而提高工質的溫度的部件）取代傳統熱氣機對傳熱部件（即熱缸缸體或通道壁），從而使工質的溫度和壓力可以達到更高的水平，且對做功完成時的熱量進行充分利用，實現熱氣機效率和功率密度的本質性提高，而且可以大幅度減少機構的體積、重量和制造成本。

本發明中，所謂的壓縮機構是指一切可以對氣體進行壓縮的機構，例如活塞式壓縮機構、葉輪式壓氣機、羅茨風機等，其作用是將所述余熱利用內燃熱氣機內的氣體工質進行壓縮或壓縮及平移，所謂的平移是指將工質從一個地方移動到另一個地方的過程。

本發明中，所謂的做功機構是指一切可以利用氣體工質膨脹和/或流動產生動力的機構，例如活塞式做功機構、渦輪、羅茨馬達等，其作用是利用所述余熱利用內燃熱氣機內的處于高能狀態下的氣體工質進行做功，所謂的高能狀態是指在所述余熱利用內燃熱氣機的循環中，氣體工質處于溫度最高、壓力最大的狀態。

本發明中，所謂的工質導出口是指從所述余熱利用內燃熱氣機的工質系統中導出部分工質的出口，其目的是為了平衡導入的氧化劑和還原劑發生燃燒化學反應所產生的多余的工質，以維持所述余熱利用內燃熱氣機的工質系統的平衡。

本發明中，所述工質閉合循環回路中工質的最高壓力達到所述工質閉合循環回路的承壓能力。

本發明中，所述工質閉合循環回路中的循環氣體可以是氬氣、氦氣、氧氣等氣體。

本發明中，所謂的不凝氣是指惰性氣體、氮氣等在所述余熱利用內燃熱氣機中經冷卻后不液化的氣體，優選的所述不凝氣為氬氣。

本發明中，所述內燃燃燒室和所述降溫器在所述工質閉合循環回路上的位置應根據公知的熱力學循環來設置。