[發(fā)明專利]一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410641808.8
• 申請(qǐng)日: 2014-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN104481725A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃漢林;張永楠;李小盼;田文靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航空動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): F02G1/043
• 分類號(hào): F02G1/043;F02G1/053
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，具體涉及一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法及裝置。

背景技術(shù)

目前的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)主要有兩種方式：在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中消耗自身產(chǎn)生的機(jī)械能來(lái)壓縮增壓和通過電加熱的方式來(lái)增壓。前者因受制于發(fā)動(dòng)機(jī)必須運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還消耗了一定的機(jī)械功，降低了輸出功率；后者雖不受發(fā)動(dòng)機(jī)限制，但需一套電加熱設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法及裝置，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，而且不消耗任何外界能量的條件下完成增壓。

為了達(dá)到上述目的，一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法，包括以下步驟：

步驟一：低壓氣瓶中的工質(zhì)為氫氣或氦氣，且能夠提供兩路氣管，低壓氣瓶中的第一路工質(zhì)通過第一單向閥后送入換熱器；

步驟二：低壓氣瓶中的第二路工質(zhì)通過第二單向閥后進(jìn)入節(jié)流閥，由于絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)，第二路工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流后壓力降低但溫度升高；

步驟三：經(jīng)過節(jié)流閥升溫后的第二路工質(zhì)進(jìn)入換熱器，由于第二路工質(zhì)溫度高于第一路工質(zhì)，第一路工質(zhì)在換熱器內(nèi)被第二路工質(zhì)加熱，使第一路工質(zhì)壓力升高；

步驟四：壓力升高后的第一路工質(zhì)進(jìn)入高壓氣瓶?jī)?chǔ)存或使用；換熱后的第二路工質(zhì)流入次低壓氣瓶。

所述低壓氣瓶中的工質(zhì)為氫氣時(shí)，步驟二中通過節(jié)流閥前的氫氣溫度高于-71℃。

所述低壓氣瓶中的工質(zhì)為氦氣時(shí)，步驟二中通過節(jié)流閥前的氦氣溫度高于-233℃。

一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法采用的裝置，包括低壓氣瓶，低壓氣瓶具有兩路氣管，第一路氣管連接第一單向閥的輸入端，第一單向閥的輸出端通過換熱器連接高壓氣瓶；低壓氣瓶的第二路氣管連接第二單向閥的輸入端，第二單向閥的輸出端連接節(jié)流閥的一端，節(jié)流閥的另一端通過換熱器連接次低壓氣瓶。

所述低壓氣瓶中工質(zhì)為氫氣或氦氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過節(jié)流閥使第二路工質(zhì)升溫后再送入換熱器與第一路工質(zhì)換熱，使第一路工質(zhì)在升溫的同時(shí)壓力升高，實(shí)現(xiàn)了氫氣或氦氣的自增壓功能，降低了原增壓系統(tǒng)的功耗，提高了使用本發(fā)明裝置的輸出的功率，并且使原本低壓瓶?jī)?nèi)工質(zhì)的低品位能量進(jìn)一步得到利用，提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法，包括以下步驟：

步驟一：低壓氣瓶1中的工質(zhì)為氫氣或氦氣，且能夠提供兩路氣管，低壓氣瓶1中的第一路工質(zhì)通過第一單向閥2后送入換熱器5；

步驟二：低壓氣瓶1中的第二路工質(zhì)通過第二單向閥3后進(jìn)入節(jié)流閥4，由于絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)，第二路工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流后壓力降低但溫度升高；

步驟三：經(jīng)過節(jié)流閥4升溫后的第二路工質(zhì)進(jìn)入換熱器5，由于第二路工質(zhì)溫度高于第一路工質(zhì)，第一路工質(zhì)在換熱器5內(nèi)被第二路工質(zhì)加熱，使第一路工質(zhì)壓力升高；

步驟四：壓力升高后的第一路工質(zhì)進(jìn)入高壓氣瓶6儲(chǔ)存或使用；換熱后的第二路工質(zhì)流入次低壓氣瓶7。

低壓氣瓶1中的工質(zhì)為氫氣時(shí)，步驟二中通過節(jié)流閥5前的氫氣溫度高于-71℃；低壓氣瓶1中的工質(zhì)為氦氣時(shí)，步驟二中通過節(jié)流閥5前的氦氣溫度高于-233℃。

參見圖1，一種工質(zhì)為氫氣或氦氣的自增壓方法采用的裝置，包括工質(zhì)為氫氣或氦氣的低壓氣瓶1，低壓氣瓶1具有兩路氣管，第一路氣管連接第一單向閥2的輸入端，第一單向閥2的輸出端通過換熱器5連接高壓氣瓶6；低壓氣瓶1的第二路氣管連接第二單向閥3的輸入端，第二單向閥3的輸出端連接節(jié)流閥4的一端，節(jié)流閥4的另一端通過換熱器5連接次低壓氣瓶7。

本發(fā)明利用氫氣或氦氣的絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)或稱為焦耳—湯姆遜效應(yīng)，在不消耗任何外界能量的條件下來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣或氦氣的自增壓。

絕熱節(jié)流的溫度效應(yīng)或稱為焦耳—湯姆遜效應(yīng)是指經(jīng)過絕熱節(jié)流后工質(zhì)溫度的變化特點(diǎn)，絕熱節(jié)流后溫度下降的稱為冷效應(yīng)，溫度上升的稱為熱效應(yīng)，溫度不變的稱為零效應(yīng)。當(dāng)工質(zhì)處于冷效應(yīng)區(qū)時(shí)絕熱節(jié)流后便表現(xiàn)出冷效應(yīng)，當(dāng)工質(zhì)處于熱效應(yīng)區(qū)時(shí)便表現(xiàn)出熱效應(yīng)，由于氫氣的最大轉(zhuǎn)變溫度約為202K即-71℃，氦氣的最大轉(zhuǎn)變溫度約為40K即-233℃，所以只要?dú)錃獾臏囟雀哂?71℃，氦氣的溫度高于-233℃，便會(huì)處于熱效應(yīng)區(qū)，通過節(jié)流后溫度便會(huì)升高。