專利名稱：一種低溫型發動機以及發動機回熱方法
技術領域：
本發明涉及熱力發動機，更具體地說，涉及一種動力膨脹循環系統和制冷 循環系統的復合的發動機及其供能方法。
背景技術：
隨著工業的發展，工業的余熱(也叫低品能源)排廢越來越大，這些能量 不僅浪費還造成大氣變暖破壞和污染環境。如何將這些能源利用起來實現節能 減排已受到全世界的關注，為此便產生各種低溫余熱發動機與及其它用途，例 如余熱供暖及溴化鋰制冷等。
低品能源在學術上并沒有定義多少溫度以下的溫度屬什么低品級別的能 源，但非常肯定溫度越低的能源品位越低越難利用，由此可見設備的工作溫度 越低，低品能源的利用能力就越好，為此有設計用壓縮制冷的方式來達到更低 的工作溫度，那么用壓縮制冷來達到更低的工作溫度是否可行呢？或者說要采 用什么樣的制冷方式才行呢？再則現在的余熱發動機首先考慮的是能否將余 熱利用，然后才考慮效率，如果能達到較低的工作溫度又有較高的熱效率，那 么它就不僅是用在余熱上了，而是其它場所用包含燃料產生的動力也可以用到 它。
中國專利申請，申請號為97119919.1和200510105805.3，公布了采用壓 縮制冷聯合循環的發動機。97119919.1提出了用制冷方法產生一個人造低溫， 利用大氣溫度與人造低溫的溫差從空氣中提出能量來產生動力，這個思想是 好，但是從他的設計中存在致命問題其將制冷壓縮機產生的冷源來冷卻自身 產生的熱量，再向膨脹機排出的尾氣輸出冷源，這違反了能量守恒定理，因為 壓縮制冷時，制冷壓縮機不僅產生低溫同時還產生熱量，而產生的熱量要大于 冷量，即熱量=制冷量+壓縮機功耗，顯然制冷機產生的冷量還不夠抵消自身產生的熱量，哪里還有冷源去冷凝膨脹機的排氣，可見申請號97119919.1是 錯誤的。再則制冷是要消耗機械功的，如果所消耗的機械功小于從空氣中獲得 的能量所產生的機械功，就不可能輸出動力。壓縮制冷與膨脹做功是相反的， 制冷的溫差越小能效比COP就越大，反之溫差越大能效比就越低。膨脹做功 正好相反，溫差越小膨脹比就越小，熱能轉化成機械功的效率就越低，因為膨 脹不僅要克服外力做功同時還要克服分子間的引力由分子動能轉化成分子內 能，膨脹比小正是克服分子引力大的級段，所以轉化機械功的少，轉為分子內 能的多，熱效率低。
申請號200510105805.3制冷系統產生的熱能是靠水或空氣冷卻的，這種 冷卻方式局限了它制冷能力，冷卻溫度越高被冷卻介質帶走的熱量越少，制冷 量也隨之減少，同時冷卻溫度高工作壓力也高能效比COP就越低。該專利申 請所提到的另一種加熱、制冷方法卻是錯誤的，其說明書中寫到"其動力循環 系統A的工質蒸發過熱溫度或加熱溫度等于制冷循環B其制冷劑冷凝溫度或 冷卻溫度，熱源與冷源溫度相等，是同一個熱源"。這里的錯誤很多其一、系 統A和系統B及加熱溫度都相同，溫度相同了就是熱平衡了它們就不會熱交 換了，制冷系統B的高溫高壓制冷劑就得不到冷凝，就無法制冷。其二、動 力循環系統A的工質蒸發過熱溫度就是排氣溫度，加熱溫度就是發動機的進 氣溫度，它們溫差相同就是膨脹機的進口溫度與排氣溫度相同，就不可能做功。 其三、假如它們之間有理想的溫差，可是它膨脹冷凝后的工質是先進入加熱器， 由加熱器給膨脹工質供熱相互熱交換，熱交換后的熱源再來冷卻壓縮產生的高 溫高壓制冷劑，這樣冷卻效果明顯很差，甚至無法冷卻，因為熱源與膨脹工質 熱交換后溫度雖然有所降低，但是熱源的能量遠大于膨脹工質的冷量(加熱器 提供的總能量=輸出機械功+排氣余熱)，顯然熱交換后的熱源溫度將大大高于 冷源溫度，如溫度高至與高溫高壓的制冷劑溫度相同時就不可能冷卻高溫高壓 制冷劑了，高溫高壓制冷劑得不到冷凝(冷卻都不行一定要冷凝成液體)就不 可能制冷，不制冷這個結構就不能循環。另制冷必需先將高溫高壓的制冷劑 冷凝成液體才能制冷，在啟動時還沒有冷源，用什么來冷凝高溫高壓的制冷劑 呢？顯然這種結構根本就啟動不了是錯誤的。
6再則，用制冷的方式僅用來降低工作溫度是不節能的，相反消耗過多的機
械功反使效率降低。如以水蒸汽做工質為例，蒸汽機的排氣溫度由5trc降到
l(TC熱效率只提高百分之幾，而由制冷機將5(TC的蒸汽降到l(TC的水，制冷 機的能效比只有3倍左右(用R22制冷劑的空調，溫差只有2(TC而高效的空 調能效比才有3倍，采用氨制冷的大型機能效比可達5倍多，但是溫差大了能 效比也會大大下降)，可是汽輪機排出的蒸汽潛熱至少有總熱量的50%，這總 熱量50%的潛熱由制冷機來冷凝則需要總熱量x50Q/。+制冷能效比3 (左右) xl00%=16.67%;即要將蒸汽機的排氣溫度由50。C降到10。C熱效率只提高百分 之幾，而制冷機的消耗占總效率的百分之十幾，顯然由制冷機僅用來降低排氣 溫度，不但不能提高熱效率相反總效率還會降低。 一個很簡單的道理如果有經 濟實惠(如水)的冷卻劑為何不用它呢？當然水不能做到更低的溫度，但要消 耗能源來達到更低的冷卻溫度不一定值得，由此可見由制冷機來降溫冷凝只能 降低工作溫度，可以使用沸點更低的工質，使更低品位的低溫能源得到利用但 效率不高，如溫差太小效率會是零，可見申請號200510105805.3所提到的很 多方式如太陽能、第二類永動機，它們的溫差太小都是不可行的。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述發動機的低品能源難
以利用和熱效率低的缺陷，提供一種工作溫度較低、能有效回收膨脹機排除的
蒸汽潛熱的低溫型發動機及其供熱回熱方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種低溫型發動機，包括制
冷壓縮機、回熱交換器、汽化膨脹裝置、冷凝蒸發器、空氣或水加熱器、膨脹
機、液壓泵以及啟動系統；
所述回熱交換器包括第一放熱通道以及第一吸熱通道； 所述冷凝蒸發器包括第二放熱通道以及第二吸熱通道； 所述的空氣或水加熱器包括第五放熱通道以及第五吸熱通道，所述第五放
熱通道接入空氣或水；
所述制冷壓縮機、第一放熱通道、汽化膨脹裝置、第二吸熱通道依次連接形成密閉制冷回路，所述制冷回路中填充有制冷劑；
所述膨脹機、第二放熱通道、液壓泵、第一吸熱通道、第五吸熱通道依次 連接形成密閉做功回路，所述做功回路中填充有膨脹工質；
所述制冷劑由制冷壓縮機壓縮成高壓氣態制冷劑，進入到所述第一放熱通 道內與所述第一吸熱通道內的低溫液態膨脹工質進行熱交換，在熱交換后，所 述高壓氣態制冷劑冷凝成為低溫高壓液態制冷劑，而所述低溫液態膨脹工質吸 熱并經過空氣或水加加熱器以及加熱器再加熱后汽化形成氣態膨脹工質；
所述低溫高壓液態制冷劑經所述汽化膨脹裝置后，進入所述的冷凝蒸發器 的第二吸熱通道，而所述氣態膨脹工質在所述膨脹機中做功后，進入所述冷凝 蒸發器的第二放熱通道；在所述冷凝蒸發器中進行熱交換，所述制冷劑吸熱膨 脹成低溫低壓氣態制冷劑重新進入到所述壓縮機中；而所述膨脹工質放熱被冷 凝成低溫低壓液態的膨脹工質，進入到所述液壓泵加壓；
所述啟動系統設置于所述制冷壓縮機的高壓氣體出口處，用于提供啟動冷 源，冷卻所述制冷壓縮機出來的高溫高壓氣態的制冷劑，并且在所述第一吸熱 通道內的液態膨脹工質達到一定量時，所述啟動系統停止工作。
在本發明的發動機中，所述發動機還包括加熱器，所述加熱器包括第三放 熱通道以及第三吸熱通道，所述第三放熱通道接入熱源；所述第三吸熱通道連 接與所述第五吸熱通道和所述膨脹機之間，所述第三放熱通道與所述第三吸熱 通道進行熱交換，所述第三吸熱通道內的膨脹工質吸熱。
在本發明的發動機中，所述制冷劑和膨脹工質為兩種具有不同沸點的工 質；所述制冷劑為汽化潛熱大、沸點比膨脹工質低的工質，所述膨脹工質為汽 化潛熱小、沸點比所述制冷工質高。
在本發明的發動機中，所述發動機還包括連接在所述回熱交換器與所述制 冷壓縮機之間的啟動冷卻蒸發器；
所述啟動冷卻蒸發器包括與所述制冷壓縮機和第一放熱通道連通的第四 放熱通道、以及與所述啟動系統連通的第四吸熱通道。
在本發明的發動機中，所述啟動系統包括啟動壓縮機、冷凝器、啟動干燥 過濾器以及啟動節流器；
8所述壓縮機、冷凝器、啟動干燥過濾器、啟動節流器以及第四吸熱通道依
次連接形成密閉啟動制冷回路，所述啟動制冷回路中填充有啟動降溫冷媒； 或者，所述啟動系統為連接所述第四吸熱通道的液氮供給系統。 在本發明的發動機中，所述汽化膨脹裝置包括依次連接在所述第一放熱通
道和第二吸熱通道之間的干燥過濾器和節流器；
或者，所述汽化膨脹裝置包括連接在所述第一放熱通道和第二吸熱通道之
間的透平膨脹機、以及連接在所述第二吸熱通道和所述制冷壓縮機之間由所述
透平膨脹機同軸帶動的透平壓縮機。
在本發明的發動機中，所述膨脹機的進氣口設有用于控制所述膨脹工質進
入所述膨脹機的末級啟動閥。
本發明還提供一種發動機供熱回熱方法，包括以下步驟 Sl:制冷壓縮機壓縮制冷劑，產生高壓氣態制冷劑；
S2:在啟動狀態時，所述高壓氣態制冷劑與啟動系統產生的冷源進行熱 交換；當低溫液態膨脹工質到達一定量后，停止所述啟動系統；
S3:步驟S2啟動停止后，所述高壓氣態制冷劑由所述低溫液態膨脹工質 來冷卻，在回熱交換器中所述的膨脹工質與所述的制冷劑熱交換實現雙作用， 使所述的膨脹工質與所述的制冷劑的溫度及能量交換，在熱交換后，所述高壓 氣態制冷劑冷凝成為低溫高壓液態制冷劑或冷卻成低溫高壓氣態制冷劑，而所 述低溫液態膨脹工質吸熱成過熱液態膨脹工質；由于所述的制冷劑的熱量來自 膨脹機做功后排出的膨脹工質余熱，在所述的回熱交換器中再傳給了所述的膨 脹工質進行再循環利用，達到回熱目的；
S4:步驟S3形成的膨脹工質進入到空氣或水加熱器中，在空氣或水加熱 器中膨脹工質在空氣或水中吸取熱量，使膨脹工質的能量增大；
S5:在冷凝蒸發器中，所述低溫高壓氣態制冷劑經節流后或膨脹機膨脹 后，在所述的冷凝蒸發器中吸熱膨脹成低溫低壓氣態制冷劑，進入到所述制冷 壓縮機或進入透平膨脹機中的透平增壓機再進入壓縮機中進行循環壓縮制冷； 而低溫低壓氣態的膨脹工質放熱，被冷凝成低溫低壓液態膨脹工質，然后通過 液壓泵加壓形成低溫高壓液態膨脹工質，進入到所述回熱交換器中進行回熱循環。
在本發明的方法中，當膨脹工質在空氣或水中吸取的熱量不能推動膨脹機
輸出功率時，該方法還包括，S6:步驟S4形成的膨脹工質進入到加熱器中，
進行加熱形成高溫高壓氣態膨脹工質，然后進入到膨脹機中進行膨脹做功。
本發明的方法的所述步驟S6中，所述加熱器的熱源為廢氣余熱、煤或油 及燃氣燃燒的熱源。
實施本發明具有以下有益效果將膨脹機排出的膨脹工質與制冷機排出的 低溫制冷劑通過熱交換器熱交換，使膨脹工質的潛熱被低溫制冷劑吸收而液 化，而制冷劑吸收膨脹工質的蒸汽潛熱后汽化膨脹變成潛熱，再由壓縮機將制 冷劑壓縮升溫并送入回熱交換器中，已液化的膨脹工質通過液壓泵增壓后也壓 入回熱交換器中，在回熱交換器中膨脹工質與制冷劑熱交換實現雙作用，使膨 脹工質與制冷劑的溫度及能量交換，即制冷劑的高溫熱量又傳回給膨脹工質， 使膨脹工質的溫度上升，進行再循環利用，達到無排廢的目的。已傳熱給膨脹 工質的制冷劑溫度降低，降溫后的制冷劑又可通過節流膨脹或膨脹機膨脹來制 冷了。
另外，回熱交換器和冷凝器中采用逆流方式熱交換；而且由于本發明的發 動機的工作溫度低可通過熱交換器在空氣或水中獲取一定的能量來做功，被提 出能量的空氣或水溫度降低可用來做降溫空調使用，從而達到有低溫冷氣和無 排熱及從水或空氣獲得能量。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中 圖1是本發明的發動機的一個具體實施例的結構原理示意圖； 圖2是本發明的發動機的第二個具體實施例的結構原理示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發明的一個具體實施例，該發動機包括制冷壓縮機l、 制冷劑2、油、氣分離器3、啟動冷卻蒸發器4、回熱交換器5、干燥過濾器6、節流器7、冷凝蒸發器8、啟動系統、空氣或水加熱器10、加熱器ll、膨脹機 12、膨脹工質13、液壓泵14、末級啟動閥16以及連接通道等。
該啟動系統包括啟動壓縮機9a、啟動降溫冷媒9b、油、氣分離器9c、油 回流管9d、冷凝器9e，冷凝器的進水接口 9f和冷凝器的出水接口 9g、干燥過 濾器9h以及節流器9i;其組成一個完整的制冷回路，為發動機的啟動提供啟 動冷源。啟動工作時，分三步進行，第一步:首先開啟啟動壓縮機9a，將啟 動降溫冷媒9b壓縮為高溫高壓氣體送入油、氣分離器9c，分離出來的油經回 油管9d回到啟動壓縮機9a的低壓進口 (防止潤滑油進入蒸發器影響散熱效 果)，分離出的高溫高壓啟動降溫冷媒9b進入冷凝器9e，冷凝器9e的另一組 是冷卻水(也可采用空氣冷卻器)，冷卻水從9g進入9f流出，高溫高壓的冷 媒9b放熱，而冷卻水吸熱，放熱后的冷媒9b冷凝成液體，液態冷媒經干燥過 濾器9h和節流器9i進入啟動冷卻蒸發器4;在冷卻蒸發器4內，液態冷媒9b 吸熱氣化膨脹，對另一路的高溫高壓制冷劑2進行降溫。
第二步，啟動系統運行后(例如4分鐘左右)，再啟動制冷壓縮機l，將 制冷劑2壓縮為高壓氣體送入油、氣分離器3，分離出來的油經回油管3a回 到制冷壓縮機l的低壓進口 (防止潤滑油進入蒸發器影響散熱效果)，分離出 的高壓氣體進入啟動冷卻蒸發器4的第四放熱通道41內，啟動冷卻蒸發器4 的另一組通道(為第四吸熱通道42)是節流器9i進入的啟動降溫冷媒9b，高 溫高壓的制冷劑2 (放熱)和啟動降溫冷媒9b (吸熱)熱交換后冷凝成液體， 液態制冷劑2經回熱交換器5 (啟動時制冷劑2在回熱交換器5內不進行熱交 換或僅進行小量的熱交換)、干燥過濾器6和節流器7，進入冷凝蒸發器8的 第二吸熱通道81汽化吸熱膨脹后再回到制冷壓縮機1的低壓進口。
啟動時因回熱交換器的另一組還沒有低溫液態膨脹工質，制冷劑2在回熱 交換器5內不進行熱交換或僅進行小量的熱交換，當整個系統都啟動并正常運 行時，回熱交換器的另一組就有低溫液態膨脹工質流過，此時就可停止啟動制 冷壓縮機1的整個啟動系統，高溫高壓的制冷劑2在回熱交換器5中由流過的 低溫液態膨脹工質來冷凝液化，此后啟動冷卻蒸發器4只作通道使用，或增加 旁路閥將啟動冷卻蒸發器4短路。
ii第三步，在發動機還沒啟動前，膨脹機進、出口兩邊原有的液態膨脹工質
13受外界溫度的加熱會汽化成高壓氣體，使膨脹機進、出口的壓力接近或相 同不能工作，啟動時冷凝蒸發器8的另一組為第二放熱通道82，其內是膨脹 工質13，與另一組來自節流器7的制冷劑2在冷凝蒸發器8內與制冷劑進行 熱交換，使膨脹工質13 (放熱)冷凝成液態膨脹工質13，膨脹工質冷凝后壓 力就會降低，膨脹機的進、出口就會產生壓差，當壓差達到一定值時，打開末 級啟動閥16使高壓氣態膨脹工質進入膨脹機膨脹做功，末級啟動閥16也是停 機制動閥，當發動機要停止工作時關閉此閥；經冷凝器8冷凝的液態膨脹工質 13經液壓泵14加壓壓入回熱交換器5的第一吸熱通道51進行回熱，液態膨 脹工質13是低溫高壓液體，其與回熱交換器5的第一放熱通道52中的高溫高 壓氣態制冷劑2 (啟動時是液態)熱交換后，膨脹工質吸熱溫度回升，制冷劑 2的溫度會降低，隨著液態膨脹工質增多，當液態膨脹工質達到一定數量后啟 動系統停止工作。
從回熱交換器5中出來的膨脹工質進入空氣或水加熱器10的第五吸熱通 道102再熱，放熱通道101的10b是冷卻水進口， 10a是冷卻水出口，引入熱 源加熱第五吸熱通道102內的膨脹工質，放熱通道101出來的冷水用作冷氣空 調，從水(空氣)加熱器10出來的膨脹工質進入加熱器11的第三吸熱通道 112，加熱器中第三放熱通道111的熱源是任何可以加熱的熱源如廢氣余熱、 煤或油等燃燒產生的熱，經加熱后的膨脹工質形成高溫高壓的氣體進入膨脹機 膨脹做功產生動力，反復循環。當膨脹工質在空氣或水中吸取的熱量就能推動 膨脹機輸出功率時，可不使用加熱器加熱了，由空氣或水加熱的膨脹工質直接 進入膨脹機做功。
在本實施例中，制冷劑和膨脹工質為兩種具有不同沸點的工質。制冷劑的 作用是用于產生冷氣和熱能，選用汽化潛熱大沸點比膨脹工質低的做制冷劑， 而膨脹工質的作用是吸收壓縮產生的熱能和加熱補充的熱能來膨脹做功，選 用汽化潛熱小沸點比制冷工質大的做膨脹工質。
相同的制冷劑在不同的工作溫度制冷效率都不相同，不相同的制冷劑制冷 效率就更不同了，工作溫度越接近臨界溫度，制冷效率就越差。而膨脹則相反，工作溫度越接近臨界溫度膨脹效率就越高，采用兩種工質可選擇制冷效果好的
做制冷劑，膨脹效率高的做膨脹工質，如R717在常溫級段的制冷效率最好， 而R125在常溫級段的膨脹效率比R717好，通常在相同的溫度壓力越高者膨 脹效率就越好。以40'C相比，R717制冷劑4(TC時的壓力是1.5554Pa，而R125 在40。C時的壓力是2.0079Pa，特別是R125在66.02。C時就是臨界溫度了 ，工 作溫度只要超過66.02。C就是超臨界溫度了，工作在超臨界溫度狀態比非臨界 狀態的膨脹效率高。
如圖2所示，是本發明的發動機另一個實施例的原理圖；與圖1的區別在 于圖1是采用節流器7節流膨脹降溫的，圖2是采用增壓透平膨脹機15膨脹 降溫的。啟動系統可以采用圖1所示9a至9i的制冷裝置也可采用液氮來降溫 啟動，液氮從啟動冷卻蒸發器4的啟動降溫介質入口 4a進入，從啟動降溫介 質出口4b出來，當機器正常運行后就不再輸入液氮來降溫了；當然，采用液 氮降溫的方法也可以使用到圖1的實施例中。圖2與圖1的工作原理區別是圖 2從回熱交換器5出來的制冷劑不是液態而是氣態，被降溫的氣態高壓制冷劑 進入增壓透平膨脹機15的透平膨脹機15a膨脹降溫，同時輸出的軸功帶動同 軸的增壓透平壓縮機15b，從透平膨脹機15a出來的冷氣進入冷凝蒸發器8， 與冷凝蒸發器8的另一組膨脹工質13在冷凝蒸發器8內進行熱交換，使膨脹 工質冷凝成液態，熱交換后的制冷劑被增壓透平壓縮機15b吸入進行增壓壓 縮，增壓后的制冷劑進入制冷壓縮機l的進氣口，再壓縮的制冷劑進入油、氣 分離器3、啟動冷卻蒸發器4、回熱交換器5降溫反復循環，動力輸出部分與 圖l完全相同不再描述。
值得說明，本發明發動機雖然沒有排氣損失(可能是世界上唯一沒有對外 排熱氣的發動機)，并且還可從水或空氣中吸收些能量來，這都是消耗機械功 換來的，因此其熱效率也不高，并且結構復雜造價高，對于品位較高的廢氣能 源(別的廢氣發動機能使用的能源)就沒有什么價值，對品位較低難于利用的 低品能源還是有一定的價值。而對于要錢的能源如煤、油燃料燃燒直接用推動 發動機的熱能則有較大的價值，因為本發明發動機的效率雖然不高，但是它的 能量分要錢的和不要錢的，只有少部分是要錢的燃料燃燒來產生的，而大部分是不要錢的來自壓縮機的回熱(實際效率中已減去制冷所消耗的機械功)和空 氣或水的熱量，因此其經濟與實際效率大不相同。實際熱效率=實際輸出功率 —總熱量x100。/0
而經濟熱效率-實際輸出功率+要錢的熱量x100。/。
如它的總熱量是50%回熱，10%的空氣或水的熱量，40%是要錢的能 量，實際熱效率是25%;
因此它的經濟熱效率=25%+40°/(^100°/。=62.5%
如水(或空氣)的熱量增加到20%，是要錢的能量只有30%;
那么經濟熱效率就會是25%—30%xl00%=83.3%
由此可見如何提高空氣或水的能量利用率是提高本發明發動機熱效率的 關鍵。 一種新型動力不可能在短時就做到最佳效果，蒸汽機問事時的效率才 7%，通過上百年研究和發展到現在的蒸汽輪機效率接近40%。特別是本發明 發動機沒有熱氣排放，不會產生大氣變暖，相反本發動機在空氣吸取了部份熱 量使大氣溫度降低，可克服大氣變暖，再則經濟熱效率高，是很有價值的新型 發動機。
廢氣余熱是有限的，大多的場合是要錢燃料產生的熱量，本發明經濟熱效 率高可適用大量場合。
1權利要求
1、一種低溫型發動機，其特征在于，包括制冷壓縮機、回熱交換器、汽化膨脹裝置、冷凝蒸發器、空氣或水加熱器、膨脹機、液壓泵以及啟動系統；所述回熱交換器包括第一放熱通道以及第一吸熱通道；所述冷凝蒸發器包括第二放熱通道以及第二吸熱通道；所述的空氣或水加熱器包括第五放熱通道以及第五吸熱通道，所述第五放熱通道接入空氣或水；所述制冷壓縮機、第一放熱通道、汽化膨脹裝置、第二吸熱通道依次連接形成密閉制冷回路，所述制冷回路中填充有制冷劑；所述膨脹機、第二放熱通道、液壓泵、第一吸熱通道、第五吸熱通道依次連接形成密閉做功回路，所述做功回路中填充有膨脹工質；所述制冷劑由制冷壓縮機壓縮成高壓氣態制冷劑，進入到所述第一放熱通道內與所述第一吸熱通道內的低溫液態膨脹工質進行熱交換，在熱交換后，所述高壓氣態制冷劑冷凝成為低溫高壓液態制冷劑，而所述低溫液態膨脹工質吸熱并經過空氣或水加加熱器以及加熱器再加熱后汽化形成氣態膨脹工質；所述低溫高壓液態制冷劑經所述汽化膨脹裝置后，進入所述的冷凝蒸發器的第二吸熱通道，而所述氣態膨脹工質在所述膨脹機中做功后，進入所述冷凝蒸發器的第二放熱通道；在所述冷凝蒸發器中進行熱交換，所述制冷劑吸熱膨脹成低溫低壓氣態制冷劑重新進入到所述壓縮機中；而所述膨脹工質放熱被冷凝成低溫低壓液態的膨脹工質，進入到所述液壓泵加壓；所述啟動系統設置于所述制冷壓縮機的高壓氣體出口處，用于提供啟動冷源，冷卻所述制冷壓縮機出來的高溫高壓氣態的制冷劑，并且在所述第一吸熱通道內的液態膨脹工質達到一定量時，所述啟動系統停止工作。
2、 根據權利要求1所述的發動機，其特征在于，所述發動機還包括加熱 器，所述加熱器包括第三放熱通道以及第三吸熱通道，所述第三放熱通道接入 熱源；所述第三吸熱通道連接與所述第五吸熱通道和所述膨脹機之間，所述第 三放熱通道與所述第三吸熱通道進行熱交換，所述第三吸熱通道內的膨脹工質吸熱。
3、 根據權利要求2所述的發動機，其特征在于，所述制冷劑和膨脹工質為兩種具有不同沸點的工質；所述制冷劑為汽化潛熱大、沸點比膨脹工質低的 工質，所述膨脹工質為汽化潛熱小、沸點比所述制冷工質高。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的發動機，其特征在于，所述發動機還包 括連接在所述回熱交換器與所述制冷壓縮機之間的啟動冷卻蒸發器；所述啟動冷卻蒸發器包括與所述制冷壓縮機和第一放熱通道連通的第四 放熱通道、以及與所述啟動系統連通的第四吸熱通道。
5、 根據權利要求4所述的發動機，其特征在于，所述啟動系統包括啟動 壓縮機、冷凝器、啟動干燥過濾器以及啟動節流器；所述壓縮機、冷凝器、啟動干燥過濾器、啟動節流器以及第四吸熱通道依 次連接形成密閉啟動制冷回路，所述啟動制冷回路中填充有啟動降溫冷媒； 或者，所述啟動系統為連接所述第四吸熱通道的液氮供給系統。
6、 根據權利要求4所述的發動機，其特征在于，所述汽化膨脹裝置包括 依次連接在所述第一放熱通道和第二吸熱通道之間的干燥過濾器和節流器；或者，所述汽化膨脹裝置包括連接在所述第一放熱通道和第二吸熱通道之 間的透平膨脹機、以及連接在所述第二吸熱通道和所述制冷壓縮機之間由所述 透平膨脹機同軸帶動的透平壓縮機。
7、 根據權利要求1所述的發動機，其特征在于，所述膨脹機的進氣口設 有用于控制所述膨脹工質進入所述膨脹機的末級啟動閥。
8、 一種發動機供熱回熱方法，其特征在于，包括以下步驟 Sl:制冷壓縮機壓縮制冷劑，產生高壓氣態制冷劑；S2:在啟動狀態時，所述高壓氣態制冷劑與啟動系統產生的冷源進行熱 交換；當低溫液態膨脹工質到達一定量后，停止所述啟動系統；S3:步驟S2啟動停止后，所述高壓氣態制冷劑由所述低溫液態膨脹工質 來冷卻，在回熱交換器中所述的膨脹工質與所述的制冷劑熱交換實現雙作用， 使所述的膨脹工質與所述的制冷劑的溫度及能量交換，在熱交換后，所述高壓 氣態制冷劑冷凝成為低溫高壓液態制冷劑或冷卻成低溫高壓氣態制冷劑，而所述低溫液態膨脹工質吸熱成過熱液態膨脹工質；S4:步驟S3形成的膨脹工質進入到空氣或水加熱器中，在空氣或水加熱 器中膨脹工質在空氣或水中吸取熱量，使膨脹工質的能量增大；S5:在冷凝蒸發器中，所述低溫高壓氣態制冷劑經節流后或膨脹機膨脹 后，在所述的冷凝蒸發器中吸熱膨脹成低溫低壓氣態制冷劑，進入到所述制冷 壓縮機或進入透平膨脹機中的透平增壓機再進入壓縮機中進行循環壓縮制冷； 而低溫低壓氣態的膨脹工質放熱，被冷凝成低溫低壓液態膨脹工質，然后通過 液壓泵加壓形成低溫高壓液態膨脹工質，進入到所述回熱交換器中進行回熱循 環。
9、 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，當膨脹工質在空氣或水中 吸取的熱量不能推動膨脹機輸出功率時，該方法還包括，S6:步驟S4形成的 膨脹工質進入到加熱器中，進行加熱形成高溫高壓氣態膨脹工質，然后進入到 膨脹機中進行膨脹做功。
10、 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟S6中，所述 加熱器的熱源為廢氣余熱、煤或油及燃氣燃燒的熱源。
全文摘要
本發明涉及一種低溫型發動機及其回熱方法。將膨脹機排出的膨脹工質與制冷機排出的低溫制冷劑通過熱交換器熱交換，使膨脹工質的潛熱被低溫制冷劑吸收而液化，而制冷劑吸收膨脹工質的蒸汽潛熱后汽化膨脹變成潛熱，再由壓縮機將制冷劑壓縮升溫并送入回熱交換器中，已液化的膨脹工質通過液壓泵增壓后也壓入回熱交換器中，在回熱交換器中膨脹工質與制冷劑熱交換實現雙作用，制冷劑的高溫熱量又傳回給膨脹工質，使膨脹工質的溫度上升，進行再循環利用，達到無排廢的目的。降溫后的制冷劑通過節流膨脹或膨脹機膨脹來制冷了；由于本發動機的工作溫度低還可從空氣或水中吸取部分熱量來做膨脹功，被吸熱的空氣或水變成低溫空氣或冷水可用來做降溫空調使用。
文檔編號F01K25/00GK101586482SQ200810067370
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者雷衍章 申請人:雷衍章