[實(shí)用新型]冷能液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320657369.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203603990U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 肖波
• 主分類(lèi)號(hào): F01K25/10
• 分類(lèi)號(hào): F01K25/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，尤其是可以回收利用液態(tài)空氣(液氮)氣化時(shí)產(chǎn)生的冷能做有用功的液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

目前，公知的液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)是液態(tài)空氣(液氮)作為工質(zhì)在環(huán)境空氣中吸熱氣化，在氣動(dòng)機(jī)(膨脹機(jī))中膨脹做功的朗肯循環(huán)方式，做功后，工質(zhì)排出系統(tǒng)進(jìn)入環(huán)境空氣。由于液態(tài)空氣(液氮)氣化時(shí)需要大量的熱量，產(chǎn)生了大量的冷能(液態(tài)空氣蒸發(fā)焓)，如果僅利用液態(tài)空氣(液氮)做朗肯循環(huán)，不僅浪費(fèi)的大量的冷能，而且液態(tài)空氣在蒸發(fā)氣化產(chǎn)生的低溫會(huì)造成蒸發(fā)器表面結(jié)霜將大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)做功效率。為了提高循環(huán)效率，人們又提出了液氮朗肯循環(huán)+斯特林循環(huán)的拔頂循環(huán)方式和液氮朗肯循環(huán)+布雷頓循環(huán)拔頂循環(huán)方式，還有低溫劑拔頂循環(huán)方式。在液氮朗肯循環(huán)+斯特林循環(huán)的拔頂循環(huán)方式以及液氮朗肯循環(huán)+布雷頓循環(huán)拔頂循環(huán)方式中，由于布雷頓循環(huán)和斯特林循環(huán)的工質(zhì)都是采用氦氣，氦氣為稀有氣體，成本高昂，而且還有工質(zhì)泄漏的情況，而且作為兩套系統(tǒng)，就有兩套動(dòng)力輸出，系統(tǒng)比較復(fù)雜，故難以實(shí)用化。低溫劑拔頂循環(huán)方式采用多套朗肯循環(huán)方式，如工質(zhì)用甲烷、乙烷、液氮組成朗肯拔項(xiàng)循環(huán)方式也明顯提高了系統(tǒng)的循環(huán)效率，但是甲烷、乙烷都為易燃易爆工質(zhì)，并且是多套系統(tǒng)，系統(tǒng)有多套動(dòng)力輸出，系統(tǒng)更為復(fù)雜，更難以實(shí)用化。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的液態(tài)空氣(液氮)發(fā)動(dòng)機(jī)不能充分利用冷能(低溫工質(zhì)汽化焓和汽化后產(chǎn)生的低溫環(huán)境)、蒸發(fā)器結(jié)霜等原因造成的效率低下、以及各種拔頂循環(huán)系統(tǒng)復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)的不足，本實(shí)用新型提供了一種回收利用液態(tài)空氣(液氮)在氣化時(shí)產(chǎn)生的大量冷能做有用功的冷能液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。本系統(tǒng)不僅利用液態(tài)空氣或液氮做朗肯循環(huán)，還利用卡諾循環(huán)原理，將液態(tài)空氣(液氮)氣化時(shí)產(chǎn)生的冷能作為冷源，環(huán)境空氣作為熱源，氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣(空氣)作為工質(zhì)用以系統(tǒng)的拔頂循環(huán)，該系統(tǒng)利用氣動(dòng)機(jī)的尾氣余熱和熱泵原理給液態(tài)空氣(液氮)供熱以使液態(tài)空氣(液氮)氣化，整個(gè)系統(tǒng)所采用的工質(zhì)為同一種工質(zhì)，而且整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)動(dòng)力輸出，整個(gè)系統(tǒng)得到的功為朗肯技術(shù)功+卡諾拔頂循環(huán)功之和，從而大大提高了液態(tài)空氣(液氮)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，也大大提高了實(shí)用性。?

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：冷能液態(tài)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)采用液態(tài)空氣或液氮作為做功工質(zhì)，不僅利用液態(tài)空氣(液氮)氣化產(chǎn)生的高壓空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)機(jī)做功，還利用液態(tài)空氣或液氮作為冷源，環(huán)境空氣作為熱源，氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣(空氣)作為工質(zhì)用以卡諾循環(huán)，在氣動(dòng)機(jī)得到的有用功為朗肯技術(shù)功+卡諾循環(huán)功之和。?

系統(tǒng)是由液態(tài)空氣罐、低溫液體泵、熱交換器、等溫壓縮機(jī)、等溫氣動(dòng)機(jī)(膨脹機(jī))等構(gòu)成。其中，液態(tài)空氣罐(1)的出液管與低溫液體泵(2)的進(jìn)液管相連接，低溫液體泵(2)的出液管與液態(tài)空氣熱交換器(3)的進(jìn)液管(27)相連接，液態(tài)空氣熱交換器(3)的出液管(28)與等溫壓縮機(jī)內(nèi)部換熱器(4)的進(jìn)液管(24)相連接，等溫壓縮機(jī)內(nèi)部換熱器(4)的出氣管(25)與再熱熱交換器(5)的進(jìn)氣管(29)相連接，再熱熱交換器(5)的出氣管(30)與環(huán)境熱交換器(6)的進(jìn)氣管相連接，環(huán)境熱交換器(6)的出氣管再依次與電磁閥(22)、流量控制閥(23)相連接，流量控制閥(23)的出氣管與等溫氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(7)的進(jìn)氣管相連接，等溫氣動(dòng)機(jī)(7)的排氣管有兩個(gè)分支，一個(gè)分支與再熱熱交換器(5)的另一個(gè)進(jìn)氣管(31)相連接，再熱熱交換器(5)的另一個(gè)出氣管(32)與液態(tài)空氣熱交換器(3)的進(jìn)氣?管(33)相連接，液態(tài)空氣熱交換器(3)的出氣管(34)與等溫壓縮機(jī)(9)的進(jìn)氣管相連接，等溫壓縮機(jī)(9)的排氣管與等溫壓縮機(jī)內(nèi)部換熱器(4)的出氣管(25)并連接于再熱熱交換器(5)的進(jìn)氣管(29)上，等溫氣動(dòng)機(jī)(7)的排氣管的另一個(gè)分支與消聲器(14)相連接。?

其工質(zhì)循環(huán)原理是：液態(tài)空氣罐(1)內(nèi)的液態(tài)空氣(液氮)經(jīng)低溫液體泵(2)增壓后在液態(tài)空氣熱交換器(3)和等溫壓縮機(jī)內(nèi)部換熱器(4)吸熱氣化，氣化后的高壓工質(zhì)再到再熱熱交換器(5)吸收氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱，工質(zhì)再到環(huán)境熱交換器(6)吸收環(huán)境空氣熱量，最后工質(zhì)再到等溫氣動(dòng)機(jī)(7)做膨脹功，膨脹做功后的尾氣一部分排出裝置外，另一部分經(jīng)過(guò)再熱熱交換器(5)預(yù)冷，再到液態(tài)空氣熱交換器(3)被液態(tài)空氣(液氮)氣化時(shí)產(chǎn)生的冷能冷卻，最后被等溫壓縮機(jī)(9)等溫壓縮，壓縮后的工質(zhì)與做朗肯循環(huán)的工質(zhì)合并一起到環(huán)境空氣中吸熱，最后到等溫氣動(dòng)機(jī)(7)膨脹做功，完成一個(gè)液態(tài)空氣的朗肯循環(huán)+卡諾循環(huán)的拔頂循環(huán)。?