[实用新型]一种低温热机装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热机技术领域，尤其涉及一种低温热机装置。

背景技术

现有的技术中还没有能从100℃以下的环境中吸热并转化为有用功的产品。虽然申请号为CN201110279848.9的实用新型专利申请公开了一种”跨临界低温空气能发电装置“，但仔细分析其技术就可以看出：其跨临界气体做功时并没有发生相变，也就是说气体的内能还有绝大部分没有转化为机械能，所以单位输出功率很小，再加上气体的相变(液化)是靠压缩机的压缩来实现的，需要消耗大量的外功，而且工质进入高压端时用的是增压泵，也需要消耗大量的外功，整体来看系统输出的总功率还没有消耗的功率多，因此，该实用新型申请公开的技术实际上很难实现。

根据实用新型人的分析和实践，现有技术中的热动力装置无法突破以下几个技术难点，从而无法使100℃以下的环境中的热转化为有用功：

第一，做功介质气体无法通过做功发生相变(液化)，即没有输出最大的体积功(因为气体只有发生相变才能输出最大的体积功)，所以净输出功率少；

第二，介质气体需要压缩机、增压泵等加压才能循环，也需要消耗大量的外功；

第三，现有的膨胀机都不能大量带液工作。

第四，现有的膨胀机和压缩机的机械效率低。

综上所述，现有的技术是高压气体能够做功，但并不能做量大的体积功，气体循环所消耗的外功大于气体的输出功率。

有鉴于此，确有必要提供一种低温热机装置，其通过介质气体的相变做功，大大提高7净输出功率和热功转化率，从而满足系统循环的条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种低温热机装置，其通过介质气体的相变做功，大大提高了净输出功率和热功转化率，从而使系统能够循环做功。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低温热机装置，包括控制系统和由所述控制系统控制的相变做功系统、吸热器、压缩冷却降压系统和增压系统，所述吸热器、所述相变做功系统、所述压缩冷却降压系统和所述增压系统依次相连接，形成一封闭循环的能够从100℃以下的环境温度中吸热并相变做功的回路，所述回路中有混合介质气体。

其中，相变做功是由控制系统控制的混合介质气体在相变做功系统内膨胀做功的过程中内能减少而液化的过程，即介质气体是通过做功而液化，而不是通过外部压缩而液化。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述压缩冷却降压系统包括相连接的制冷器和冷却降压室，所述制冷器置于所述冷却降压室内。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述压缩冷却降压系统包括相连接的压缩机、制冷器和冷却降压室，所述制冷器置于所述冷却降压室内，所述压缩机的两端分别与所述相变做功系统和冷却降压室连接。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述增压系统包括相连接的增压装置和换热器，所述增压装置分别与所述冷却降压室和所述换热器连接，所述换热器分别与所述冷却降压室、所述增压装置和所述吸热器连接。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述增压装置为温差增压泵、压缩机或压缩缸。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述温差增压泵包括两个同轴的双作用液压缸、电磁阀和单向阀。

其中，混合介质气体由两种或两种以上具有不同临界温度的低沸点混合介质气体组成。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述相变做功系统包括做功气缸、电磁阀和单向阀。

作为本实用新型低温热机装置的一种改进，所述相变做功系统包括膨胀机、电磁阀和单向阀。

本实用新型中的混合介质气体通过吸热器从100℃以下的环境中吸热产生高压气体，然后高压混合介质气体进入相变做功系统中通过膨胀做功而液化，温度显著下降，输出轴功，液化后的高压混合介质气体变成7低温低压气液混合物，该低温低压气液混合物通过压缩冷却降压系统进入增压系统与吸热器内的高压介质气体进行等体积交换而进入吸热器内吸热产生高压，压缩冷却降压系统主要用于系统启动时使相变做功系统输出端的压力下降，从而与输出端形成一定的工作压差。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果包括：

(1)由于是气体的相变做功，使得系统的输出功率显著增加。

(2)在系统的工作过程中由于相变做功后气体已经液化，在系统的循环过程中就不需要消耗大量外功用压缩机使得气体液化。

(3)增压系统的平衡交换过程中消耗的绝大部分是介质气体在做功过程中产生的冷量，而不是消耗大量的外功。

(4)本实用新型的相变做功系统能大量带液工作，且机械效率较高。