[发明专利]一种低温型发动机以及发动机回热方法

说明书

技术领域

本发明涉及热力发动机，更具体地说，涉及一种动力膨胀循环系统和制冷循环系统的复合的发动机及其供能方法。

背景技术

随着工业的发展，工业的余热（也叫低品能源）排废越来越大，这些能量不仅浪费还造成大气变暖破坏和污染环境。如何将这些能源利用起来实现节能减排已受到全世界的关注，为此便产生各种低温余热发动机与及其它用途，例如余热供暖及溴化锂制冷等。

低品能源在学术上并没有定义多少温度以下的温度属什么低品级别的能源，但非常肯定温度越低的能源品位越低越难利用，由此可见设备的工作温度越低，低品能源的利用能力就越好，为此有设计用压缩制冷的方式来达到更低的工作温度，那么用压缩制冷来达到更低的工作温度是否可行呢？或者说要采用什么样的制冷方式才行呢？再则现在的余热发动机首先考虑的是能否将余热利用，然后才考虑效率，如果能达到较低的工作温度又有较高的热效率，那么它就不仅是用在余热上了，而是其它场所用包含燃料产生的动力也可以用到它。

中国专利申请，申请号为97119919.1和200510105805.3，公布了采用压缩制冷联合循环的发动机。 97119919.1提出了用制冷方法产生一个人造低温，利用大气温度与人造低温的温差从空气中提出能量来产生动力，这个思想是好，但是从他的设计中存在致命问题：其将制冷压缩机产生的冷源来冷却自身产生的热量，再向膨胀机排出的尾气输出冷源，这违反了能量守恒定理，因为压缩制冷时，制冷压缩机不仅产生低温同时还产生热量，而产生的热量要大于冷量，即热量=制冷量+压缩机功耗，显然制冷机产生的冷量还不够抵消自身产生的热量，哪里还有冷源去冷凝膨胀机的排气，可见申请号97119919.1是错误的。再则制冷是要消耗机械功的，如果所消耗的机械功小于从空气中获得的能量所产生的机械功，就不可能输出动力。压缩制冷与膨胀做功是相反的，制冷的温差越小能效比COP就越大，反之温差越大能效比就越低。膨胀做功正好相反，温差越小膨胀比就越小，热能转化成机械功的效率就越低，因为膨胀不仅要克服外力做功同时还要克服分子间的引力由分子动能转化成分子内能，膨胀比小正是克服分子引力大的级段，所以转化机械功的少，转为分子内能的多，热效率低。

申请号200510105805.3制冷系统产生的热能是靠水或空气冷却的，这种冷却方式局限了它制冷能力，冷却温度越高被冷却介质带走的热量越少，制冷量也随之减少，同时冷却温度高工作压力也高能效比COP就越低。该专利申请所提到的另一种加热、制冷方法却是错误的，其说明书中写到“其动力循环系统A的工质蒸发过热温度或加热温度等于制冷循环B其制冷剂冷凝温度或冷却温度，热源与冷源温度相等，是同一个热源”。这里的错误很多其一、系统A和系统B及加热温度都相同，温度相同了就是热平衡了它们就不会热交换了，制冷系统B的高温高压制冷剂就得不到冷凝，就无法制冷。其二、动力循环系统A的工质蒸发过热温度就是排气温度，加热温度就是发动机的进气温度，它们温差相同就是膨胀机的进口温度与排气温度相同，就不可能做功。其三、假如它们之间有理想的温差，可是它膨胀冷凝后的工质是先进入加热器，由加热器给膨胀工质供热相互热交换，热交换后的热源再来冷却压缩产生的高温高压制冷剂，这样冷却效果明显很差，甚至无法冷却，因为热源与膨胀工质热交换后温度虽然有所降低，但是热源的能量远大于膨胀工质的冷量（加热器提供的总能量=输出机械功+排气余热），显然热交换后的热源温度将大大高于冷源温度，如温度高至与高温高压的制冷剂温度相同时就不可能冷却高温高压制冷剂了，高温高压制冷剂得不到冷凝（冷却都不行一定要冷凝成液体）就不可能制冷，不制冷这个结构就不能循环。另：制冷必需先将高温高压的制冷剂冷凝成液体才能制冷，在启动时还没有冷源，用什么来冷凝高温高压的制冷剂呢？显然这种结构根本就启动不了是错误的。