间冷热力循环系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构和单级膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述单级膨胀做功机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构的工质出口经吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。本发明所述间冷热力循环系统的结构简单、效率高、可实现以热制动力，以热制冷制热或以热实现冷、热、电三联供。
【专利说明】间冷热力循环系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能与动力领域，特别是一种间冷热力循环系统。
【背景技术】
[0002]无论以制冷为目的的热力学循环还是以输出动力为目的的热力学循环，要想提高它的效率，在压缩过程中进行冷却是十分有效的，因此需要发明一种包括多级间冷压缩和单级膨胀的热力循环系统。
【发明内容】
[0003]为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出的技术方案如下:
方案1:一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构和单级膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述单级膨胀做功机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构的工质出口经吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。
[0004]方案2:在方案I的基础上，所述间冷热力循环系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通。
[0005]方案3:在方案2的基础上，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。
[0006]方案4:在方案I至3中任一项方案的基础上，所述多级压缩机构设为速度型多级压缩机构，或所述多级压缩机构设为容积型多级压缩机构。
[0007]方案5:在方案I至4中任一项方案的基础上，所述单级膨胀做功机构设为速度型单级膨胀做功机构，或所述单级膨胀做功机构设为容积型单级膨胀做功机构。
[0008]方案6:在方案I至5中任一项方案的基础上，所述单级膨胀做功机构对外输出动力。
[0009]方案7:在方案I至5中任一项方案的基础上,所述单级膨胀做功机构对发电机输出动力。
[0010]方案8:一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构和喷管推进转子做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述喷管推进转子做功机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构的工质出口经压胀排热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构对所述多级压缩机构输出动力。
[0011]方案9:在方案8的基础上，所述间冷热力循环系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通。
[0012]方案10:在方案9的基础上，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。
[0013]方案11: 一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构和单级膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设级间排热器，所述多级压缩机构的工质出口经加热器与所述单级膨胀做功机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构的工质出口经压胀排热器与所述多级压缩机构的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。
[0014]方案12:在方案11的基础上，所述间冷热力循环系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构的至少一个级间的连通通道上设工质导出口，所述工质导出口与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器与所述多级压缩机构的工质入口连通。
[0015]方案13:在方案12的基础上，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器。
[0016]方案14:在方案11至13中任一项方案的基础上，所述单级膨胀做功机构设为速度型单级膨胀做功机构，或所述单级膨胀做功机构设为容积型单级膨胀做功机构。
[0017]方案15:在方案11至14中任一项方案的基础上，所述单级膨胀做功机构对外输出动力。
[0018]方案16:在方案11至14中任一项方案的基础上，所述单级膨胀做功机构对发电机输出动力。
[0019]方案17:在方案8至16中任一项方案的基础上，所述多级压缩机构设为速度型多级压缩机构，或所述多级压缩机构设为容积型多级压缩机构。
[0020]方案18:在上述任一设置所述附属膨胀做功机构的方案的基础上，在所述工质导出口和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设控制阀。
[0021]方案19:上述任一方案的基础上，所述间冷热力循环系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、気气、氪气、氣气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。
[0022]方案20:在方案I至18中任一项方案的基础上，所述间冷热力循环系统的循环工质设为二氧化碳、氦气、氖气、IS气、氪气、氣气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物。
[0023]本发明中，所谓的“多级压缩机构”是指一切可以对气体进行多级压缩的机构，包括速度型多级压缩机构和容积型多级压缩机构，例如，轴流式气体压缩机、径流式气体压缩机、罗茨气体压缩机、螺杆式气体压缩机、活塞式气体压缩机等，所谓的“多级”是指两级以上，所述多级压缩机构是指两个以上压缩级串联设置，而其旋转轴可共轴也可非共轴设置的压缩机构。
[0024]本发明中，所谓的“单级膨胀做功机构”是指以输出动力为目的的膨胀做功机构，包括速度型膨胀做功机构和容积型膨胀做功机构，例如轴流透平、径流透平(含涡轮)、活塞式膨胀做功机构、螺杆式膨胀做功机构、罗茨式膨胀做功机构等。
[0025]本发明中，所述喷管推进转子做功机构包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的喷管。
[0026]本发明中，所谓的“喷管推进转子做功机构”是指工质通过喷管喷射形成旋转动力的机构，包括所述喷管做旋转运动对外输出动力的机构，所述喷管做旋转运动对外输出动力的同时由所述喷管喷射出的高速流体推动叶轮机构旋转对外做功的机构和所述喷管静止由所述喷管喷射出的高速流体推动叶轮机构旋转对外做功的机构；所述叶轮机构可以是径流叶轮机构也可以是轴流叶轮机构，所述叶轮机构可以是单级也可以是多级；所述喷管推进转子做功机构可以选择性地选择:包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的喷管构成的机构，低熵轮机，超音速转子发动机以及其它由喷管喷射形成旋转动力的径流机构和轴流机构，所述喷管选择性地设为拉瓦尔喷管。
[0027]本发明中，所谓的“吸热器”是指以制冷为目的，工质自外部吸热的热交换器。
[0028]本发明中，所述吸热器和所述附属吸热器都是吸热器，名称不同只是为了区分而加以定义的。
[0029]本发明中，所谓的“排热器”是指将气体工质的热量对外排放的装置，可以是散热器，也可以是以降温为目的的热交换器即冷却器等，在需要对外供热时可选择性地采用热交换器的形式。
[0030]本发明中，所述级间排热器、所述附属排热器和所述压胀排热器均是排热器，只是为了对其所在的位置进行区分而定义的，例如所述压胀排热器是指设置在膨胀做功机构与压缩机构之间的连通通道上的排热器。
[0031]本发明中，所述附属膨胀做功机构可以对所述多级压缩机构输出动力，也可对外输出动力。
[0032]本发明中，当所述多级压缩机构采用速度型多级压缩机构，比如多级叶轮压气机的情况下，在选择工质时，应综合考虑工质的绝热指数、分子量和热导率，在有些情况下，某一种物质的热导率很高，但其分子量小，由于分子量小会影响叶轮式压气机的压比，例如氦气；另一种物质的热导率低但其分子量大，有利于提高叶轮式压气机的压比，例如氪气、氙气，在这种情况下，我们可以选择氦气和氪气的混合物、氦气和氙气的混合物或氦气、氪气和氙气的混合物，这样以统筹压比和热导率，使压比和热导率都达到可以接受的程度。
[0033]本发明中，所述间冷热力循环系统的循环工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物和空气中的两种或三种以上物质的混合物的目的是为了统筹压比、热导率和绝热指数，使压比、绝热指数和热导率都达到可以接受的程度。
[0034]本发明中，由于有以输出动力为目的的热力学循环，因此希望加热时工质处于较高的压力，尤其是在选用速度型多级压缩机构时，应当注重工质选择，可选择性地选择
(Zyr l) 的值小于80公斤力.米/公斤.K的工质。
[0035]本发明中？r是气体工质的绝热指数，一般说来单原子为1.67，双原子为1.4，过热水蒸气为1.3，随着气体分子结构复杂化而减少，例如:氟利昂R123为1.15。
[0036]本发明中Rs是气体常数，不同于人们更为熟知的摩尔气体常数R ,R值为
8.3145.-13,且不仅与气体状态无关，也与气体的种类无关，而Xb则不同,Rb的值与气
【权利要求】
1.一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构(I)和单级膨胀做功机构(2)，其特征在于:在所述多级压缩机构(I)的至少一个级间的连通通道上设级间排热器(51)，所述多级压缩机构(I)的工质出口经加热器(3 )与所述单级膨胀做功机构(2 )的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构(2)的工质出口经吸热器(4)与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通，所述单级膨胀做功机构(2)对所述多级压缩机构(I)输出动力。
2.如权利要求1所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述间冷热力循环系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构(I)的至少一个级间的连通通道上设工质导出口(101)，所述工质导出口(101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通。
3.如权利要求2所述间冷热力循环系统，其特征在于:在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。
4.如权利要求1至3中任一项所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述多级压缩机构(I)设为速度型多级压缩机构，或所述多级压缩机构(I)设为容积型多级压缩机构。
5.如权利要求1至3中任一项所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述单级膨胀做功机构(2)设为速度型单级膨胀做功机构，或所述单级膨胀做功机构(2)设为容积型单级膨胀做功机构。
6.如权利要求1至3中任一项所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述单级膨胀做功机构(2)对外输出动力。
7.如权利要求1至3中任一项所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述单级膨胀做功机构(2)对发电机输出动力。
8.一种间冷热力循环系统，包括多级压缩机构(I)和喷管推进转子做功机构(9)，其特征在于:在所述多级压缩机构(I)的至少一个级间的连通通道上设级间排热器(51)，所述多级压缩机构(I)的工质出口经加热器(3)与所述喷管推进转子做功机构(9)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)的工质出口经压胀排热器(52)与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通，所述喷管推进转子做功机构(9)对所述多级压缩机构(I)输出动力。
9.如权利要求8所述间冷热力循环系统，其特征在于:所述间冷热力循环系统还包括附属膨胀做功机构，在所述多级压缩机构(I)的至少一个级间的连通通道上设工质导出口(101),所述工质导出口( 101)与所述附属膨胀做功机构的工质入口连通，所述附属膨胀做功机构的工质出口经附属吸热器(41)与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通。
10.如权利要求9所述间冷热力循环系统，其特征在于:在所述工质导出口(101)和所述附属膨胀做功机构的工质入口之间的连通通道上设附属排热器(53)。
【文档编号】F25B1/10GK103808054SQ201410027758
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2013年1月24日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司