利用真空动力节能方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热能动力领域。
【背景技术】
[0002]目前发动机热力循环的优势是膨胀初温高，缺点是不能实现真空膨胀导致膨胀比有限排放温度高，而电厂蒸汽热力循环做功过程实现了从高压到真空的膨胀过程实现了接近环境温度的低温排放，但膨胀初温低而且必须是大机组才能实现较高参数膨胀，对燃气动力的分布式能源系统、生物质能以及太阳能热发电等可再生能源采用蒸汽热力循环时因为机组小参数低发电热效率总是处于较低水平，燃气动力系统虽然可以采用燃气蒸汽联合机组，却导致系统复杂投资成本高。在热栗领域，最普遍的采用氟里昂压缩式机组或溴化锂蒸发式机组，需要氟里昂或溴化锂等高成本介质以及大量的换热器并且存在环境问题，还有蒸汽喷射式抽气热栗投资成本低但是存在以下问题导致其热效率总是很低，一是蒸汽初参数低，二是制冷剂真空雾化膨胀过程中的膨胀功没有利用，三是喷射抽气器扩压管内的压缩过程没有采用排热降温措施，排放温度高动力消耗大。专利申请201210165823.0提出了喷射旋流器热栗方式，可以利用湿空气甚至湿烟气通过真空喷射制冷而不用其它介质，但在工质从真空状态排出系统到环境时没有采取冷却排热措施同样会导致排放温度高动力消耗较大。随着全社会经济规模的不断膨胀工业与民用领域因余热排放规模巨大浪费，能源短缺与环境污染的矛盾越来越突出，因此探索任何节能技术与可再生能源利用技术的突破总是意义重大。
[0003]气液混合栗有利于实现气体定温压缩，目前使用最常见的是液环栗，而定温压缩对热力系统低温排热非常有利，但因液环栗由于叶轮对液体工质的搅拌作用导致内部流动损失很大，实际应用效率很低，约40%左右。
【发明内容】
[0004]本发明的目的:热力系统或热栗系统利用真空膨胀产生真空动力并大幅度提高效率。
[0005]本发明的技术方案:热力循环系统通过增加真空膨胀措施延长气体工质统膨胀过程，完成真空膨胀后在冷却排热的过程中完成真空压缩达到排放压力，使真空膨胀功大于真空压缩功而产生真空动力进而实现大幅度提高热效率或提高喷射式热栗的制冷制热系数。进一步描述为，动力系统或动力装置在循环工作过程中存在使流体工质通过吸收热量做功产生动力的热动力过程，或者存在使流体工质通过接收动力产生热栗效应的热栗过程，或者两种过程都存在，热动力过程或热栗过程中至少存在气体工质膨胀过程与压缩过程，其特征是:动力系统或动力装置在循环工作过程中存在真空动力过程，真空动力过程在真空动力装置中完成或在不同装置中完成；所述的真空动力过程是指气体工质在膨胀过程中有真空膨胀，在压缩过程中有真空压缩，至少有一种气体工质在完成真空膨胀后到完成真空压缩的过程中有排热过程，可以是直接排热，指气体工质直接向同时进入真空喷射器内并混合的低温工质(例如低温气体或液体或低温气体凝结物)排热即一种气体工质向另一种气体工质排热，也可以是间接排热，指通过管道壁或换热器对外排热；所述的真空是指气体工质在低于大气压状态下或低于环境压力状态下。真空动力装置由内部可产生真空并且具有排热功能的真空喷射器及其动力装置(如压缩机以及气液混合栗等可产生压缩气体的装置、有压蒸汽锅炉、以及各种可以产生热喷射烟气的发动机等)组成，由动力装置为真空喷射器提供喷射动力共同完成真空动力过程，真空喷射器包括喷射器、喷射抽气器、喷射旋流器、喷射旋流抽气器以及喷射旋流气液分离器等，及其各种排热方案将在实施方式中进一步说明。
[0006]同时，气液混合栗在运行中液体工质不断吸收气体工质压缩热而具有使气体工质接近定温压缩的优势，增加进气喷嘴即可成为真空动力装置，简单实用，为提高效率，这里提出在气液混合栗液体工质循环管路进入栗入口时增加液体工质循环喷嘴使液体工质喷射进入栗内，避免节流损失大幅度提高效率，同时也可以使普通液力栗成为高效率气液混合栗Ο
[0007]这里涉及的气体或气体工质是包括空气、烟气、蒸汽、湿气体等气态工质或气态工质为主要成份的广义概念。
[0008]本发明的优点:
[0009]1.真空动力过程可以使常压(即一个大气压或环境压力)热气体工质继续做功，可使燃气动力系统及其它类似的高温热动力系统余热继续做功效率大幅度提高，也可以实现从高温高压烟气直接实现真空膨胀，最大膨胀比做功，简单低成本。
[0010]2.高参数高膨胀比的优势用于热力热栗装置，可直接利用高温烟气或高温空气为介质结合低温湿气体在真空旋流状态的热分离效应，大幅度提高制冷制热系数而无需特殊介质，在此基础上提出的循环热栗可使热栗式锅炉热效率倍增，越是低温热利用潜力越大。
[0011]3.真空动力装置有利于吸收各种有压或常压热气体组成热力系统，可适应广泛的节能推广，也有利于低成本领域太阳能热力及生物质能等可再生能源。
[0012]4.高效率优势不受机组大小影响，方便高效率热电冷联产，有利于分布式能源利用。
[0013]5.为实现空气与烟气净化及水质净化、空气除湿、物料干燥以及蒸汽冷凝等热力系统循环利用热量创造了非常有利条件，并且具有广泛成熟的工业基础，实用性强。
[0014]6.对于燃气发动机在燃烧室与涡轮之间增加真空喷射过程可直接实现高压到真空的膨胀过程，避免了涡轮叶片直接面对高温烟气环境，使燃烧室有了产生更高温度的空间；利用燃气动力的喷射抽气器带动真空气轮机的发动机模式更是使涡轮转子彻底摆脱了烟气而适用于任何燃料，例如煤粉水煤浆等高灰分高硫燃料。
[0015]7.在蒸汽动力系统中增加真空喷射过程可使系统实现超出凝汽器真空的膨胀过程产生真空动力，因此与传统蒸汽动力系统相比可以增加更多再热过程而提高热效率并扩大容量。
[0016]8.循环热栗式蒸汽动力机组可同时发挥高温节能与真空动力节能，大幅提高热效率。
[0017]9.提出入口增加循环喷嘴的气液混合栗方案，可大幅度提高抽气能力，适用于各种类型液力栗，改进的进气或抽气方式为简单高效利用气液混合栗，充分发挥其在压缩过程同时气液直接混合降温的优势，为发挥真空动力优势为热水锅炉及喷射式空调制冷等领域创造了非常有利条件。
【附图说明】
[0018]图1是采用了气液混合栗实现真空的真空动力热力系统；图2是采用了气液混合栗增加喷嘴实现真空的真空动力热力系统；图3是采用了气液混合栗的简易真空动力系统；图4是采用了压缩机或真空栗的真空动力系统；图5是采用了压缩机或真空栗且增加喷嘴的真空动力热力系统；图6是采用了压缩机或真空栗的简易真空动力系统；图7是热力系统全部在真空状态下完成循环过程的温熵图；图8为有压动力与真空动力组合循环的温熵图；图9、10是两种采用了喷射水冷或喷射气冷的真空管喷射器与喷射抽气器；图11是采用了内部喷射降温排热的真空动力过程温熵图；图12是采用了空冷翅片结构的真空管喷射器；图13是采用了水冷与翅片结构结合的喷射抽气器；图14是采用了空冷结构的蜗壳式喷射旋流器；图15是采用了空冷渐缩结构结合的出口导流式喷射旋流器；图16是采用了内部喷射气冷或水冷结构的喷射旋流器；图17是采用喷射抽气自冷的真空管喷射器；图18是喷射旋流抽气器；图19是喷射旋流分离器；图20、21是两种采用了不同动力装置的喷射旋流分离器式热栗系统；图22、23是两种采用了不同动力装置的喷射旋流分离器式液体净化系统；图24、25是两种采用了不同动力装置的喷射旋流分离器式气体净化系统；图26、27是两种采用了不同动力装置的喷射旋流分离器式干燥系系统；图28是喷射旋流分流器；图29是排热管须采用抽气动力的喷射旋流分流器；图30、31是两种喷射旋流分流式热栗系统；图32、33是热动力式喷射分流式热栗系统；图34是采用了喷射旋流分流器的水质净化系统；图35是采用了喷射旋流分流器的气体净化系统；图36、37是两种喷射分流式循环热栗；图38、39是两种增加了回热过程的喷射分流式循环热栗；图40是喷射湾流分流器；图41是排热管增加了喷射抽气器的喷射湾流分流器；图42是叶轮式喷射湾流分流器；图43是尾气增加了真空管喷射器的燃气发动机；图44是在燃烧室和涡轮之间增加了真空管喷射器的燃气发动机；图45是环形喷射真空管；图46是多个喷射管换热器式气液混合栗热栗装置；图47是燃气动力喷射抽气器；图48、49是两种燃气动力的真空发动机；图50是增加真空动力过程的蒸汽机组；图51是具有真空动力过程的蒸汽动力循环温熵图；图52是一种气液混合栗结构简图；图53是气液混合栗进气通道示意图；图54是增加了喷嘴的气液混合栗；图55是出口喷射抽气栗；图56是增加了喷嘴的液环栗；图57是气液混合栗式热栗装置；图58是增加了喷射管换热器的气液混合栗式热栗装置。
【具体实施方式】
[0019]实施方式1，采用真空动力的热力系统
[0020]如附图1所示的采用了真空动力的热力循环示意图，气液混合工质经气液混合栗106升压后进入气液分离器101，气体工质分离后经过加热器103加热升温然后进入膨胀机104做功降温，随后被气液混合栗106抽入升压开始新的循环，附图1及以后其它附图中的箭头表示工质流动方向。当气液混合栗入口及膨胀机出口工作在真空状态时，气体工质在膨胀机内部将存在真空膨胀，在气液混合栗内部将存在真空压缩同时受到液体工质吸热冷却使气体工质实现真空排热，进而实现真空动力做功过程。液体工质循环工作，从气液分离器101出来后回到气液混合栗入口通过喷嘴105进入栗内构成循环回路，液体工质采用有利于栗真空抽气的方式直接喷射进入栗内或沿入口切向喷射旋流方式进入栗内，并且在循环管路上连接了散热器107对外排热。附图2所示热力系统是在附图1的基础上在气液混合栗入口增加了抽气喷嘴108，并