[发明专利]联动耦合变易回热循环方法

说明书

技术领域

本发明属热电技术领域与热工机械领域，具体来说涉及一种联动耦合变易回热循环方法。

背景技术

18世纪下半叶瓦特发明的蒸汽机成为工业文明诞生的标志。初期的蒸汽机效率低下，有效热利用率仅为3-8％。19世纪20年代，探索热机最大效率的卡诺循环定理应运而生。卡诺通过建立一个理想的循环摸型指出：所有工作在同温热源与同温冷源之间的热机，以可逆热机的效率为最大。卡诺循环在一个较长的时期为提高热机的效率指出了方向，为经典热力学奠定了基础，因而成为工业文明成熟的标志。卡诺循环虽然具有重要的理论价值，但这种用理想气体经过两个等温过程和两个绝热过程按理想的方式、即在准静态条件下进行循环的方式显然是不能实现的。个体只能存在于整体之中，理想的孤立循环系统，虽然有利于定量化分析、有利于批量化生产，但这种采用单一介质在一个封闭的单环中进行孤立循环的模式，并不是人类认识自然整体存在方式的合适工具。

现有热动力机械及热电厂，系统的工质循环，一般采用朗肯循环方式。与工业文明初期的大气机、瓦特的蒸汽机比较，朗肯循环系统具有较高的机械效率，成为了热机和热电生产领域影响深远的技术模式。朗肯循环和热力学领域具有重要影响的卡诺循环方式的共同之处是：采用单一介质两极对抗、在一个封闭的单环中进行孤立循环。其技术上的不足之处在于：

(1)不能揭示物体与物体之间、物体的不同部分之间状态交流方式的多样性即能量耦合传递方式的多样性。由于历史的原因和思维惯性，这种单一介质两极对抗、在一个封闭的单环中进行孤立循环的模式，被当作了一般模式，并发展成了宇宙的能量平衡模式。因而使人们忽视了：物质存在方式的多样性、物体之间、物体不同部分之间多样化的状态耦合，是宇宙能量整体守恒的实现条件，是宇宙整体生生不息永恒运动的基本方式这一重要研究方向。(2)这种把单一介质两极对抗、在一个封闭的单环中进行孤立循环的模式当作一般能量平衡模式，用特殊代替一般、用模型代替整体、用等一化代替多样化，用一种技术方式代替整体哲学的认识方法，既是以批量化生产为目的的工业文明成熟的标志，也是工业文明按个体方式、无序耦合方式、两极对抗方式发展的标志。这种认识方法，阻碍了对真实整体的运行机制、能量反馈方式、能量整体守恒方式的研究，成了人类认识发展的桎梏。(3)在这种单一介质两极对抗、封闭的孤立循环系统中，热源就是热源、冷源就是冷源，只有热量从一极到另一极的直线传递而无热量的反馈。这种单一介质两极对抗、一次性用热的孤立循环系统，实际上是热无序耦合量最大、即热发散损失最大的用热系统，因而是能耗最高的系统。(4)纯凝气式朗肯循环的热电转变效率约为23％左右、冷源损失(按现有方法计算)约60％左右，膨胀做功后的大量热能成为无效热进入冷却系统，需耗用大量的冷却水对乏气进行冷却，大量热能以无序耦合的方式进入大气，因而造成了极大的环境污染、能源和水资源的巨大浪费。(5)现有热电生产工艺，采用多级抽气反馈回热方式对纯凝气式朗肯循环方式进行改造，通过多级抽气回热可使系统效率提18％左右。其技术上的不足之处在于：①采用了短路式的抽气方式，其系统效率的提高是以降低部分工质的膨胀做功能力为代价实现的；②这种在单一介质两极对抗、封闭的孤立循环系统中采用的短路式的抽气方式，具有结构性的效率极限和回热极限，当超过这个极限时，系统的效率迅速下降，抽气率为100％时系统的效率为零。③采用了工质水从气相到液相一次性的凝结放热方式。由于汽化潜热在工质水中占热量的主要构成部分，工质水的相变温度与抽气压力成正比，因而采用一次性的凝结放热方式提高给水温度，只能通过逐级提高抽气压力的方式实现。这种逐级提高抽气压力加热给水的短路回热方式：a、必然导致工质损失部分做功能力，从而使系统内耗增加；b、使系统的流程结构变得十分复杂，既增加了系统的一次性投资又不便于运行过程中的管理和维护。c、仍有40％～45％的热量(按现有方法计算)需通过冷却系统排放。(6)工质由输入膨胀做功装置，至膨胀做功后输出的过程，是近似的绝热过程。除装置壳体散热损失外，其余95％以上的热量(多级抽气反馈回热系统75％左右的热量)全部进入冷源。采用单一介质两极对抗、在一个封闭的单环中进行孤立循环的方式，只能将这部分进入冷源的热能以无序耦合的方式排入大气，从而造成了能源的极大浪费、成为环境巨大的污染源。是至今为止工业文明以孤立系统、无序耗散、对抗方式发展重要的技术原因。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种解决了系统的有序耦合、联动循环、回热反馈、多级做功问题，具有整体运行机制的联动耦合变易循环回热方法。