[發明專利]用于設備的工作流體，用于將熱量轉換為機械能的設備和方法

有效

• 申請號: 201610141372.5
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105971680B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: B·伯格;B·米歇爾;S·佩爾德斯
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 酆迅,陳穎

1.一種用于將熱量轉換為機械能的設備，包括：

工作流體；

流入冷凝器設備，適用于至少部分地使所述工作流體冷凝，由此從所述工作流體去除熱量，所述流入冷凝器設備包括多個用于從所述工作流體去除熱量的定子熱交換器，所述多個定子熱交換器關于所述工作流體的流動方向而被串行布置；以及

可移動元件，所述可移動元件關于所述工作流體的流動方向而被布置在所述流入冷凝器設備的兩個定子熱交換器之間，使得所述工作流體的所述液-氣混合物至少部分地將所述工作流體的所述液-氣混合物的內能和/或動能轉換為與所述可移動元件相關聯的機械能；

其中包含在所述工作流體中的所述納米顆粒適于增加總冷凝表面以用于增強并加速冷凝過程，并且其中所述冷凝過程被實施為使得所述工作流體的液-氣混合物的一部分在所述納米顆粒處冷凝。

2.根據權利要求1所述的設備，進一步包括

鍋爐，適于加熱所述工作流體以用于生成所述工作流體的所述液-氣混合物；和

膨脹設備，適于使所述工作流體的液-氣混合物膨脹。

3.根據權利要求1所述的設備，其中所述工作流體的所述液-氣混合物以處于100％和80％之間或處于99％和93％之間的蒸汽質量進入所述流入冷凝器設備，和/或其中所述工作流體的所述液-氣混合物以處于60％和40％之間或處于55％和45％之間的蒸汽質量離開所述流入冷凝器設備。

4.根據權利要求2所述的設備，其中所述鍋爐是通道流鍋爐，所述通道流鍋爐具有至少一條適于加熱所述工作流體以用于生成所述工作流體的所述液-氣混合物的通道，并且其中所述納米顆粒用作用于在所述至少一條通道內沸騰的成核位置。

5.根據權利要求1所述的設備，其中所述工作流體包括：

具有在1巴的壓力下處于30和250℃之間的范圍的沸騰溫度的流體；和

在所述流體的液相中分散或懸浮的納米顆粒；

其中所述納米顆粒被機能化為冷凝核和/或沸騰核，并且其中所述納米顆粒的表面適于支持冷凝和/或沸騰。

6.根據權利要求5所述的設備，其中所述納米顆粒的直徑處于1和100nm之間，處于1和50nm之間，或處于1和10nm之間。

7.根據權利要求5所述的設備，其中所述流體中的所述納米顆粒的濃度處于體積的百分之0.01至百分之1的范圍之中，處于體積的百分之0.05至百分之0.5的范圍之中，或處于體積的百分之0.06至百分之0.14的范圍之中。

8.根據權利要求5所述的設備，其中所述納米顆粒具有功能化表面。

9.根據權利要求8所述的設備，其中所述納米顆粒具有親水表面。

10.根據權利要求5所述的設備，其中所述納米顆粒包括氧化物單層和/或有機物單層。

11.一種用于將熱量轉換為機械能的方法，其中所述方法包括：

加熱(S1)包括納米顆粒的工作流體以用于生成所述工作流體的液-氣混合物；

使所述工作流體的所述液-氣混合物膨脹(S2)；

將所述工作流體的所述液-氣混合物的所述內能和/或動能轉換(S3)為機械能；并且

使得所述工作流體的所述液-氣混合物至少部分地冷凝(S4)在流入冷凝器設備中，而使得冷凝至少部分地在作為冷凝核的所述納米顆粒處開始；

其中所述流入冷凝器設備包括多個用于從所述工作流體去除熱量的定子熱交換器，所述多個定子熱交換器關于所述工作流體的流動方向而被串行布置；

其中可移動元件關于所述工作流體的流動方向而被布置在所述流入冷凝器設備的兩個定子熱交換器之間，使得所述工作流體的所述液-氣混合物至少部分地將所述工作流體的所述液-氣混合物的內能和/或動能轉換為與所述可移動元件相關聯的機械能；并且

其中所述方法被操作為熱力循環和/或所述流入冷凝器設備中的所述冷凝大致上是等溫的。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述多個定子熱交換器支持在所述流入冷凝器設備中的所述冷凝期間的循環再冷卻，以允許等溫冷凝。