专利名称：冲击式液体汽轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种冲击式液体汽轮机。
背景技术：
一度电能，可以使10千克14℃的水加热至100℃。同样，在加压情况下，一度电能，可以使10千克100℃的水加热到180℃。在超高压下，一度电能，可以使10千克180℃的水加热到255℃。
发明内容
用10千克255℃的水通过液体汽轮机膨胀做功，得到m1千克180℃的饱和蒸汽和m2千克180℃的饱和水。用10千克100℃的水加压后冷却m1千克180℃的饱和蒸汽，得到20千克180℃的饱和水。用10千克180℃的水，通过液体汽轮机膨胀做功，得到m3千克100℃的饱和蒸汽和m4千克100℃的饱和水。用n千克常温的氟化氢液体加压后冷却m3千克100℃的饱和蒸汽且液化，得95℃的n千克高压氟化氢液体，并通过液体汽轮机膨胀做功，得常温氟化氢液体和气体，而气体在常温下冷却液化。以此完成一个高温热循环。
同样，我们可以用制冷剂、氟化氢、氨、乙烷、1-丁烯作低温复叠循环。此时我们用制冷泵把负140℃饱和压力下的过热1-丁烯气体压缩至常温下冷凝后循环。
大家知道锅炉、高压锅爆炸的威力，流体汽轮机是一个连续的、定向的爆炸冲击装置，主要由汽轮机和节流膨胀器组成。利用膨胀器出口湿蒸汽巨大的流速推动汽轮机转动。当液体在节流器内流速为10米/秒，则膨胀器出口湿蒸汽的流速为100米/秒。当液体在节流器内流速为50米/秒，则膨胀器出口湿蒸汽的流速达350米/秒～450米/秒。当液体在节流器内流速为100米/秒时，则膨胀器出口湿蒸汽的流速达600～800米/秒。
一、高压高温液体通过节流膨胀器，一部分液体吸热汽化体积膨胀而做功。此为热质学说。同时一部分液体在膨胀气体的作用下而流速增加。此为热力学学说。
二、气体的静压能当p1与p0相差较小时，ρ1和ρ0也相差很小时p1-p0=h(ρ1+ρ0)2×100]]>变形后得h=2(p1-p0)ρ1+ρ0...(1)]]>当p1与p0相差较大，ρ1和ρ0也相差较大则h=h1+h2+......hn=2(p1-p2)ρ1+ρ2+2(p2-p3)ρ2+ρ3+......+2(pn-p0)ρn+ρ0......(2)]]>此式表示气体的重力势能跟压差成正比，跟密度成反比。
三、热效率与温差Δt、功、吸收的热量、及气体的高度h
η=T1-T0T1=WQ=h427Q......(3)]]>为了使公式简化，我们把(1)式代入(3)式得η=T1-T0T1=200(p1-p0)427Q(ρ1+ρ0)]]>四、液体汽轮机的热效率η=200(p2-p0)427Q(ρn+ρ0)=T2-T0(Tn)]]>冲击式液体汽轮机是利用液体的温差不变而增加液体的压力，提高液体的饱和温度而增加热效率。式中(ρn，Tn)还需作进一步研究确定。
冲击式液体汽轮机循环工质参数参考表
图1为节流膨胀器剖视图，图中，1是节流器，2是膨胀器；图2为氨液体汽轮机的单级循环示意图，图中3是汽轮机，工质流量为1千克/秒，工质温度节流器内30℃，膨胀器出口-33℃，4是液体增压机，其中液态工质流量为0.79千克/秒，5是气体压缩机，其中气态工质流量为0.21千克/秒，6是液体增压机，其中工质流量为1千克/秒；图3为氨液体汽轮机的双级循环示意图；图中，31是汽轮机，工质流量为1千克/秒，工质温度节流器内30℃，膨胀器出口0℃，41是液体增压机，其中液态工质流量为0.85千克/秒，61是液体增压机，其中工质流量为1千克/秒；32是汽轮机，工质流量为1.3千克/秒，工质温度节流器内0℃，膨胀器出口-33℃，42是液体增压机，其中液态工质流量为1.15千克/秒，5是气体压缩机，其中气态工质流量为0.15千克/秒，62是液体增压机，其中工质流量为1.3千克/秒。
具体实施例方式
现在以氨为例讨论液体汽轮机的工作效率。
当氨液温度T1＝303K，p1＝1189.5KPa，T0＝240K，p0＝105KPa状况下液体汽轮机的工作情况(氨液体汽轮机的循环系统如图2所示)303K的氨液在240K的饱和压力下汽化，汽化量0.21，体积膨胀140倍。设计膨胀器的截面是节流器截面的12倍，当节流器内液体的流速为100米/秒，则膨胀器出口流速可达700米/秒。如果流量为一千克/秒，液体汽轮机的机械效率75％，p出＝7002×75％＝18750(公斤米/秒)
2×9.8输入的实际功率为理论功率的2倍 p出-p入＝18750-16050＝2700(公斤米/秒)≈25千瓦同样我们使用双级复合循环，即T1＝303K，p1＝1189.5KPa，Tn＝273K，pn＝437.9KPa，T0＝240K，p0＝105KPa，在此状况下，氨的液体汽轮机的工作情况(氨液体汽轮机的双级循环系统如图3所示)303K的氨液在273K的饱和压力下汽化，汽化量0.1123，体积膨胀19.3倍。273K的氨液在240K的饱和压力下汽化，汽化量0.1096，体积膨胀77.4倍。分别设计膨胀器的截面是节流器截面的4倍和10倍，节流器内液体的流速为100米/秒，则膨胀器的流速分别为400米/秒和500米/秒。流量分别为一千克/秒和1.3千克/秒，液体汽轮机的机械效率为75％，则 p出-p入＝18558-13214＝5344(公斤米/秒)≈52千瓦从以上计算中，可以看到，循环0.21千克的氨气要比循环0.79千克的氨液，功率增加54倍。而使用双级复合循环，可减少气体的循环量，从而增加实际输出功率，使用同一工质可以利用气液热交换，减少冷凝器和液体加热器的传热面积，是微型和小型液体汽轮机的最好选择。
权利要求
1.一种冲击式流体汽轮机，有汽轮机，其特征是推动汽轮机转动的工质喷口是一节流膨胀器，节流膨胀器由节流器和膨胀器构成，膨胀器的直径大于节流器的直径，节流器进口连接工质管路，膨胀器出口指向汽轮机的叶轮；工质是加压的达到饱和温度的液体。
2.如权利要求1所述的冲击式流体汽轮机，其特征是采用的工质是水、制冷剂、氟化氢、氨、乙烷、1-丁烯。
3.如权利要求1所述的冲击式流体汽轮机，其特征是在节流膨胀器中，膨胀器的截面是节流器截面的4～12倍。
全文摘要
一种冲击式液体汽轮机，有汽轮机，其中推动汽轮机转动的工质喷口是一节流膨胀器，节流膨胀器由节流器和膨胀器构成，膨胀器的直径大于节流器的直径，节流器进口连接工质管路，膨胀器出口指向汽轮机的叶轮。冲击式液体汽轮机是利用液体的温差不变而增加液体的压力，提高液体的饱和温度而增加热效率。
文档编号F03B1/00GK1869440SQ200510074580
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月29日 优先权日2005年5月29日
发明者张善清 申请人:张善清