准卡诺发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及热能与动力领域，公开了一种准卡诺发动机，包括多级压缩机构和多级膨胀做功机构，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多级膨胀做功机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构的工质出口与所述多级压缩机构的工质入口连通，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设级间加热器，所述多级膨胀做功机构对所述多级压缩机构输出动力。本发明结构简单、效率高。
【专利说明】准卡诺发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能与动力领域，特别是一种准卡诺发动机。
【背景技术】
[0002]在热力循环中，卡诺循环是在两个温差下效率最高的热力学循环，换句话说，在实际热机条件下，在压缩过程的前段中进行冷却并在压缩过程后段将工质压缩到温度升高至机构所能承受的最高温度后，经加热等温膨胀，再经绝热膨胀的循环方式是在机构所能承受的最高温度的条件下效率最高的热力循环系统。因此，需要发明一种循环过程接近卡诺循环的发动机。
【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1:一种准卡诺发动机，包括多级压缩机构和多级膨胀做功机构，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多级膨胀做功机构的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构的工质出口与所述多级压缩机构的工质入口连通，在所述多级膨胀做功机构的至少一个级间的连通通道上设级间加热器，所述多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，进一步可选择的，在所述多级膨胀做功机构的工质出口和所述多级压缩机构的工质入口之间的连通通道上设吸热器。
[0005]方案3:在方案I的基础上，进一步可选择的，在所述多级膨胀做功机构的工质出口和所述多级压缩机构的工质入口之间的连通通道上设压胀排热器。
[0006]方案4:在方案I至方案3中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述准卡诺发动机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。
[0007]方案5:在方案4的基础上，进一步可选择的，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。
[0008]方案6:在方案4或方案5的基础上，进一步可选择的，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。
[0009]方案7:在方案I至方案6中任一方案的基础上，进一步可选择的，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。
[0010]方案8:在方案I至方案7中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构设为容积型多级膨胀做功机构。
[0011]方案9:在方案I至方案8中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级压缩机构的总压比大于5。[0012]方案10:在方案I至方案9中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构对外输出动力。
[0013]方案11:在方案I至方案9中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述多级膨胀做功机构对发电机输出动力。
[0014]方案12:在方案I至方案11中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述准卡诺发动机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。
[0015]方案13:在方案I至方案11中任一方案的基础上，进一步可选择的，所述准卡诺发动机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设为三种以上物质的混合物。
[0016]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、螺杆式气体压缩机或活塞式气体压缩机等，所谓“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。
[0017]本发明中，所谓的“多级膨胀做功机构”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或罗茨式膨胀做功机构等，所谓“多级”是指两级以上，所述“多级膨胀做功机构”是指两个以上膨胀级串联设置，而其旋转轴可共轴也可非共轴设置。
[0018]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。
[0019]本发明中，所述吸热器和所述附属吸热器都是吸热器，名称不同是为了区分而加以定义的。
[0020]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。
[0021]本发明中，所述附属排热器、所述级间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。
[0022]本发明中，所述加热器和所述级间加热器都是加热器，名称不同是为了区分而加以定义的。
[0023]本发明中，所述附属膨胀做功机构和所述膨胀做功机构都是膨胀做功机构，名称不同是为了区分而加以定义的。
[0024]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。
[0025]本发明中，在所述多级压缩机构设为三级，同时所述多级膨胀机构也设为三级的结构中，本发明的所述准卡诺发动机中的气体工质热力学循环过程如图10所示:A-B-C-D-E-F-G-H-1-A，其中，A-B是绝热压缩过程，B-C是恒压放热过程，C-D是绝热压缩过程,D-E是恒压放热过程，E-F是绝热压缩过程，F-G是恒压加热过程，G-H是绝热膨胀过程，H-1是恒压加热过程，1-A是绝热膨胀过程。
[0026]本发明中，当所述多级压缩机构采用速度型压缩机构，比如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，或氦气和氪气、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。
[0027]本发明中，在所述多级压缩机构内或在所述多级膨胀做功机构内，将所述工质设为氦气、氖气、気气、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。
[0028]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
【权利要求】
1.一种准卡诺发动机，包括多级压缩机构(I)和多级膨胀做功机构(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(41)，所述多级压缩机构(I)的工质出口经加热器(3)与所述多级膨胀做功机构(2)的工质入口连通，所述多级膨胀做功机构(2)的工质出口与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通，在所述多级膨胀做功机构(2)的至少一个级间的连通通道上设级间加热器(31)，所述多级膨胀做功机构(2)对所述多级压缩机构(I)输出动力。
2.如权利要求1所述准卡诺发动机，其特征在于:所述准卡诺发动机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(51)与所述多级压缩机构(I)的工质入口连通。
3.如权利要求2所述准卡诺发动机，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控制阀(8 )。
4.如权利要求2所述准卡诺发动机，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(43)。
5.如权利要求4所述准卡诺发动机，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控制阀(8 )。
6.如权利要求1至5中任一项所述准卡诺发动机，其特征在于:在所述多级膨胀做功机构的工质出口和所述多级压缩机构(I)的工质入口之间的连通通道上设吸热器(5)。
7.如权利要求1至5中任一项所述准卡诺发动机，其特征在于:在所述多级膨胀做功机构的工质出口和所述多级压缩机构(I)的工质入口之间的连通通道上设压胀排热器(42)。
8.如权利要求1至5中任一项所述准卡诺发动机，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。
9.如权利要求1至5中任一项所述准卡诺发动机，其特征在于:所述多级膨胀做功机构(2)设为速度型多级膨胀做功机构，或所述多级膨胀做功机构(2)设为容积型多级膨胀做功机构。
10.如权利要求1至5中任一项所述准卡诺发动机，其特征在于:所述多级膨胀做功机构(2)对外输出动力。
【文档编号】F02G1/043GK103775238SQ201410036403
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司