[发明专利]单一热源的热机动力循环方法

说明书

本发明提供一种单一热源的热机动力循环方法，所述热机动力循环方法至少包括两种工质，分别作为膨胀剂和吸收剂，两种工质的沸点不同，沸点低容易汽化的工质作为膨胀剂，参与膨胀对外做功，使热能转化为机械能，另一个沸点较高的工质作为吸收剂，能够溶解和吸收膨胀剂及其蒸汽分子。本发明在等温环境下实现工质的膨胀，充分利用工质内力，实现单一热源条件下热机的动力循环过程。

技术领域

本发明涉及热力学领域，尤其涉及一种在单一热源下将热能转化为机械能的循环方法。

背景技术

将热能转换为机械能的设备叫做热力原动机，简称热机，热机的工作循环称为动力循环。根据现有的技术和理论要实现热能到机械能的转换是需要两个有相对温差的热源的，即从高温热源吸收的热能部分转换为机械能后，剩余的热能排放到低温热源，也即现有技术中的热机工作至少需要有两个热源来配合进行。可以说，现有的热能到机械能的转换技术都是建立在温差的基础上的，没有温差就不能实现循环，且大量热能向低温热源排放，造成能量的浪费。此外，对热源数量的硬性要求也会造成对热机工作环境的限定，必须要认为制造出有温差的环境才能为热机的工作提供环境基础，因此现有技术中热机的动力循环是有一定的局限性的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种单一热源的热机动力循环方法，在等温环境下实现工质的膨胀，充分利用工质内力，实现单一热源条件下热机的动力循环过程。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

单一热源的热机动力循环方法，所述热机动力循环方法至少包括两种工质，分别作为膨胀剂和吸收剂，两种工质的沸点不同，沸点较低容易汽化的工质作为膨胀剂，参与膨胀对外做功，使热能转化为机械能，另一个沸点较高的工质作为吸收剂，能够溶解和吸收膨胀剂及其蒸汽分子，所述的热机动力循环方法包括以下步骤：

(1)吸热汽化后的膨胀剂蒸汽a通过膨胀机膨胀形成蒸汽b，在膨胀过程中输出机械能w；

(2)膨胀后的蒸汽b在吸收器中被溶液4吸收液化形成溶液1；

(3)在吸收器中完成吸收后的溶液1进入约束式分离装置，通过约束式分离装置分离出膨胀剂液体d和溶液2；

(4)通过约束式分离装置分离出的膨胀剂液体d进入汽化换热器，吸收由吸收器排放的热量和从单一热源吸收的热量汽化成蒸汽a；

(5)通过约束式分离装置分离出的溶液2通过节流阀(或能量回收装置)降压形成溶液3进入吸收器继续步骤(2)形成循环，持续形成溶液1；

(6)蒸汽a继续步骤(1)形成循环，并持续向外输出机械能w。

进一步地，所述吸收器和所述汽化换热器之间通过换热泵调节相对温度。

进一步地，所述溶液1是某一压力P₁下的饱和状态溶液，所述溶液4的浓度高于所述溶液1的浓度。

进一步地，所述溶液2的浓度高于溶液1，溶液4的浓度低于溶液3，此处的浓度指的是吸收剂的浓度。

进一步地，所述汽化换热器能够通过换热泵为所述约束式分离装置提供分离所需的热量。

在本发明中，约束式分离装置对于整个循环的可行性起到了很重要的作用，因此，为了便于本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下对约束式分离装置进行介绍和描述。

在本发明中，所述约束式分离装置布置在离心力场下，所述约束式分离装置中设有能够对膨胀剂分子进行逐级约束的渐进式约束分离结构，在约束式分离装置中，膨胀剂和吸收剂所形成的溶液能够沿离心力场所产生的离心力方向进行渐进式的约束分离，从而从吸收后的溶液中进一步分离出膨胀剂和吸收剂，用于下一次的循环。