專利名稱：高效低溫發動機的制作方法
技術領域：
本發明是一種在低溫下獲得較高效率的發動機的流程設計。
目前使用的發動機甚多，但耗能均很大，也不能綜合利用。現有的低溫發電需要較大溫差，需在一定條件下才能實現。
本發明的目的就是設計出一種可直接或用制冷方式利用大氣及水中能量以及各種余熱，可同時提供動力、制冷及凈化空氣、制取淡水等多種用途的低溫發動機。
下面結合


本發明的設計高效低溫發動機流程Ⅰ圖1是高效低溫發動機流程Ⅰ的示意圖，其中數字1，2，3，4，5，6分別標記六個工質狀態點。
下面結合圖1詳細說明高效低溫發動機的流程Ⅰ，我們用Ti，Pi，hi分別表示工質在第i個工質狀態點上的溫度、壓強、焓值〈i＝1，2，3，4，5，6〉。〈下同〉。
溫度為T1壓強為P1焓值為h1的濕空氣，經除塵器〈A〉后進入壓氣機〈B〉壓縮至溫度T2，壓強為P2。由于經過壓氣機的內冷，T2較低，P2又超過水的臨界壓，因此大部分水蒸汽液化并放熱，在液氣分離器〈C〉中被分離，此時干空氣焓值為h2。干空氣再經過加熱器〈D〉升溫至T3，壓強為P3＝P2，焓值提高至h3。
較高溫度，壓強及焓值的干空氣再經過氣輪機〈E〉對外作功，溫度、壓強、焓值降至T4·P4·h4·再經噴射器〈F〉與水蒸汽混合變成溫度、壓強、焓值為T5·P5·h5的濕空氣供制冷用。由于噴射器〈F〉及〈G〉降溫降壓的作用使T4＜T1、P4＜P1，但經〈F〉與水蒸汽混合后溫度T5＜T1，而壓強P5由于是流體正壓強可略高于大氣壓P1。液氣分離器〈C〉中的高壓水經高壓水輪機〈H〉降壓至P6，由微孔噴嘴〈G〉噴出、汽化。將氣輪機末級T4·P4降低。與氣輪機中空氣混合排出供制冷用。
高效低溫發動機流程Ⅱ。
圖2是高效低溫發動機流程Ⅱ的示意圖。
下面結合圖2詳細說明高效低溫發動機流程Ⅱ。
過濾后的溫度為T1壓強為P1焓值為h1的濕空氣經壓氣機〈B〉壓縮后至溫度T2，壓強P2，經液汽分離室〈C〉后焓值h2。再在加熱器〈D〉中經制冷機〈M〉的冷凝器〈N〉加熱至溫度T3，壓強P3＝P2，焓值h3。又另再加熱或不再加熱通過氣輪機〈E〉對外作功，溫度、壓強、焓值降至T4·P4·h4。由于制冷機〈M〉的蒸發器〈F〉的制冷，T4·h4較低。P4要略高于大氣壓P1以便排出供制冷用。
液化分離器〈C〉中的水經水輪機〈H〉降溫、降壓排出供使用。也可按流程Ⅰ方式降低壓強P4，提高氣輪機效率，制冷機〈M〉也可向外吸熱，如附設從水或大氣中吸熱的蒸發器〈L〉。
高效低溫發動機流程Ⅲ圖3是高效低溫發動機流程Ⅲ的示意圖。①，②，③，④，⑤，⑥，⑦分別標記與外界進行熱交換的流體通道，其它標記同上。
下面結合圖3詳細說明高效低溫發動機流程Ⅲ。
該流程利用低沸點工質進行朗肯循環。如工質可為空氣，二氧化碳，氨，乙稀，氟利昂等。
溫度T1，壓強P1的汽態工質經壓氣機〈A〉壓縮至溫度T2，壓強P2，經凝汽室〈B〉由制冷機的蒸發器〈F〉降溫液化成溫度為T3，壓強為P3＝P2的液體，經高壓泵〈C〉壓縮泵入低溫鍋爐〈D〉加熱汽化至溫度T4＜0℃＜T＜20℃〉，壓強P4。繼續由中溫鍋爐〈E〉加熱至溫度T5，壓強P5＝P4。再由高溫鍋爐〈H〉加熱至溫度T6，壓強P6＝P4，驅動氣輪機〈G〉，放熱降壓至溫度T1，壓強P1。
低溫鍋爐〈D〉是內貯低冰點液體如氯化鈣溶液、氯化鈉溶液等，其冰點小于T3。常溫空氣由①入口，由②降溫流出冷氣。常溫空氣經充水的空氣加熱器〈K〉吸收制冷機〈M〉冷凝器〈N〉的熱量后入中溫鍋爐〈E〉將工質加溫，其中水蒸汽放熱液化成水從⑥流出供使用，氣體由⑤流出。較高溫度的
或水或其它高溫液由⑦進入高溫鍋爐〈H〉加熱工質后降溫進入中溫鍋爐進一步放熱、液化。從⑤，⑥排出。
例子試利用現有型號CV-240/30的空氣壓縮機，環境溫度T＝27℃，濕度75%。計算高效低溫發動機在下列情況的輸出有效功率和效率ηη＝輸出功/人工輸入熱功利用流程Ⅱ及文獻[2]P303，例8-6，制冷。
解由[1]查得CV-240/30空壓機每秒約將2立方米的空氣壓縮至30atm，耗功率60kw。
由[2]中P303例8-6，制冷機為M。設書中為每秒數值人工輸入能量率壓縮軸N′壓≈84.7kcal/s≈355kw輸出能量率冷凝器N冷≈360.5kcal/s≈1509kw因冷凝器最高溫為341°K，所以Ⅱ型發動機中，T3可設為338°K，M的蒸發器L吸熱接近N放熱，T4可設為250°K因此，h3≈338kJ/kg，h4≈250kJ/kg。氣輪機功率N氣≈m〈h3-h4〉η氣≈2.36×88×0.55≈114kw制冷機M冷凝器放熱率為N冷凝≈N′氣≈m〈h3-h4〉≈208kw。
因此，冷壓縮功率按比例為N冷壓≈355×208/1509≈49kw查表可得每秒液化水量約m≈42g，放熱Q≈22.5kcal提供功率N水≈94kw，實際是會提高h3的，即使將其忽略，輸出有效功率也有N總≈N氣≈114kw輸入總功率N入≈N壓+N冷壓≈60+49＝109kw因此η≈114/109≈105%這說明，沒有人工輸入能量，高效低溫發動機流程構成的系統可以用空氣中的能量不斷提供動力。
參考文獻[1]電力工業部成套設備公司《電力工業常用設備手冊》第二分冊修訂版。電工出版社。1982。張連科等《化工熱力學》化工出版社。1980。
權利要求
1.高效低溫發動機由壓氣機、氣輪機及其它熱交換裝置組成，其主要技術特征在于有利用蒸汽液化能的液氣分離器[流程I的<c>、Ⅱ的<c>、Ⅲ的<E>]，直接利用常溫大氣熱能的裝置[流程I的<C>，Ⅱ的<C>，Ⅲ的<E>、<D>、<K>]；間接利用大氣和水中熱能的制冷機[流程Ⅱ的<M>，Ⅲ的<M>]以及利用制冷將氣輪機末端降溫、降壓的裝置[流程I的<H>、<F>，Ⅱ的<M>、<H>、<F>，Ⅲ的<M>、<F>]。
2.根據權利要求1，有一利用制冷機冷凝器〈N〉熱量的熱交換器[流程Ⅱ的〈D〉，Ⅲ的〈K〉]。
3.根據權利要求1，有直接利用大氣及海水中熱能的初步將工質加熱至0℃以上的專用低溫鍋爐[流程Ⅲ的〈D〉]，其中有冰點低于工質液化溫度T3的液體。
全文摘要
高效低溫發動機是直接和間接利用大氣和水中熱能及低溫余熱取得動力與制冷和清潔空氣以及制取淡水的多重效果的裝置。
文檔編號F03G7/06GK1035708SQ8810128
公開日1989年9月20日 申請日期1988年3月9日 優先權日1988年3月9日
發明者熊錫金, 孫鐵民, 孫公權, 馬龍軍 申請人:馬龍軍;熊錫金;孫鐵民;孫公權