CN102434234A - 空气能等温蓄冷发动机 - Google Patents

Abstract

一种新能源空气能等温蓄冷发动机，它包含一个蓄冷装置和一个等温膨胀做功循环及一个逆卡诺制冷循环，压缩机所消耗的功来自于等温膨胀机，室内侧从吸热器中获得冷量，等温膨胀做功循环的冷凝热通过逆卡诺制冷循环传递给蓄冷装置，蓄冷装置在晚上制冷蓄冷，它特别适合温差大的地方如沙漠和热带海洋。理论上，该空气能等温蓄冷发动机的输出净功等于等温膨胀做功减去逆卡诺制冷循环压缩机功耗，并且该空气能等温蓄冷发动机还副产冷气，它的制冷量大于逆卡诺制冷循环的制冷量，它制冷发电一举两得。该空气能等温蓄冷发动机能充分利用环境的热能和温差，效率高，做功多，制冷量大，而且无需体系外冷源。

Description

空气能等温蓄冷发动机

技术领域

本发明涉及一种新能源发动机，尤其是一种空气能等温蓄冷发动机。

背景技术

太阳热能发电利用方面，目前，公知的主要有集热式太阳热能发电装置，它用聚光镜集热成高温能量，再通过热力发动机发电，它存在过分依赖太阳光照，不能利用常温环境能量，地异时变，稳定性，可靠性低，占用土地资源多，投资大，因而成本高的不足。

发明内容

为了克服现有的集热式太阳热能发电装置，用聚光镜集热成高温能量，再通过热力发动机发电，过分依赖太阳光照，不能利用常温环境能量，地异时变，稳定性，可靠性低，占用土地资源多，投资大，因而成本高的不足, 本发明提供一种空气能等温蓄冷发动机，该空气能等温蓄冷发动机包含一个蓄冷装置和一个等温膨胀做功循环装置及一个逆卡诺制冷循环装置，采用等温膨胀做功，逆卡诺制冷循环制冷为冷源。它的特征之一是采用蓄冷装置，在环境温度低时如晚上制冷蓄冷，充分利用环境温差，它特别适合昼夜温差大的地方（如沙漠），它还可以利用热带海水温差，深海的冷水本身就是一个天然的蓄冷装置。它的特征之二是采用等温膨胀机，等温膨胀机出口是常温低压气体；它的特征之三是逆卡诺制冷循环所消耗的功来自于等温膨胀做功循环；它的特征之四是吸热器首先吸收等温膨胀机出口的常温低压气体的热能，再进一步吸收室内侧和环境常温空气的热能，室内侧也从吸热器中获得冷量；它的特征之五是逆卡诺制冷循环通过冷凝器向蓄冷装置放热，所产生的制冷量用于等温膨胀做功循环经吸热器吸热预冷的低温低压气体的冷凝。理论上，该空气能等温蓄冷发动机的输出净功等于等温膨胀做功减去逆卡诺制冷循环压缩机功耗，该空气能等温蓄冷发动机还副产冷气，它的制冷量大于逆卡诺制冷循环的制冷量，它制冷发电一举两得。这样达到使该空气能等温蓄冷发动机能充分利用环境的热能及温差，做功多，还能制冷，稳定性好，可靠性好，占用土地资源少，投资小，因而发电成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该空气能等温蓄冷发动机主要包括压缩机、冷凝器、节流阀、内部换热器、工质泵、吸热器、等温膨胀机、蓄冷装置等；它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置。该空气能等温蓄冷发动机有一个蓄冷装置和一个等温膨胀做功循环及一个逆卡诺制冷循环。蓄冷装置可以采用制冰机或共用本系统内的逆卡诺制冷循环制冷，在环境温度低时如晚上制冷蓄冷，充分利用环境温差。两个封闭系统内的工质可以相同也可以不同。在等温膨胀做功循环装置中有等温膨胀机。工质泵、吸热器、等温膨胀机、吸热器、内部换热器依次连接形成等温膨胀做功循环装置；压缩机、冷凝器、节流阀、内部换热器依次连接形成逆卡诺制冷循环装置。在等温膨胀做功循环装置中有首先吸收等温膨胀机出口的常温低压气体的热能，再进一步吸收室内侧和常温环境的热能的吸热器。等温膨胀做功循环装置与逆卡诺制冷循环装置通过内部换热器相连接。在第一封闭循环做功系统等温膨胀做功循环中，冷凝工质经工质泵进入吸热器首先吸收等温膨胀机出口的常温低压气体的热能，再进一步吸收室内侧和常温环境流体—空气中、水中的热能加热液态工质成为常温高压工质，然后常温高压工质进入等温膨胀机膨胀做功；等温膨胀机出口的常温低压气态工质进入吸热器放热成为低温低压气态工质，再进入内部换热器中与第二封闭循环系统中经节流阀节流的低温液态工质换热后放热冷凝，这样形成了第一封闭循环系统。在第二封闭循环系统逆卡诺制冷循环中，液态工质经节流阀节流再进入内部换热器吸收第一封闭循环系统中经吸热器吸热后的低温低压气态工质的冷凝热后蒸发成为气态工质，然后气态工质进入压缩机加压，加压后的气态工质去冷凝器放热冷凝为液态工质，热量传递给蓄冷装置，这样形成了第二封闭循环系统。该空气能等温蓄冷发动机的等温膨胀机主轴与压缩机主轴之间相连接。该空气能等温蓄冷发动机的等温膨胀机可以是膨胀机组，每级膨胀机入口可以有换热器吸收常温环境的热量，也可以用太阳能热水器和热泵热水器蓄热来补充常温环境热量。对于工质相同的两个封闭循环系统，该空气能等温蓄冷发动机的内部换热器可以用气液分离器替代，以简化设备提高传热效率。对于高压差的逆卡诺制冷循环系统，该空气能等温蓄冷发动机的节流阀可以用耐液击膨胀机替代，以回收功并提高制冷效率。该空气能等温蓄冷发动机副产冷量。该空气能等温蓄冷发动机也可以用于余热废热地热等中低温热源发电。该空气能等温蓄冷发动机可以安装于车船及其他机械设备作为直接动力装置或充电装置。该空气能等温蓄冷发动机启动电力使用蓄电池或电网电力，动力除自用外可以发电上传电网。 

本发明的有益效果是，该该空气能等温蓄冷发动机能充分利用环境的热能及温差，做功多，还能制冷，稳定性好，可靠性好，占用土地资源少，投资小，因而发电成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图1是本发明较佳实施例的工作流程示意图。

图中1.压缩机、2.冷凝器、3.节流阀、4.内部换热器、5.工质泵、6.吸热器、7.等温膨胀机、8.蓄冷装置。

具体实施方式

在附图1所示实施例中，该空气能等温蓄冷发动机主要包括压缩机（1）、冷凝器（2）、节流阀（3）、内部换热器（4）、工质泵（5）、吸热器（6）、等温膨胀机（7）、蓄冷装置（8）等；它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，它有一个蓄冷装置（8）两个封闭循环系统，两个封闭系统内的工质相同。该空气能等温蓄冷发动机包含一个等温膨胀做功循环和一个逆卡诺制冷循环。工质泵（5）、吸热器（6）、等温膨胀机（7）、吸热器（6）、内部换热器（4）依次连接形成第一封闭循环系统等温膨胀做功循环装置；压缩机（1）、冷凝器（2）、节流阀（3）、内部换热器（4）依次连接形成第二封闭循环系统逆卡诺制冷循环装置。在第一封闭循环做功系统等温膨胀做功循环中，冷凝工质经工质泵（5）进入吸热器（6）首先吸收等温膨胀机（7）出口的常温低压气体的热能，再进一步吸收室内侧和常温环境流体—空气中、水中的热能加热液态工质成为常温高压工质，然后常温高压工质进入等温膨胀机（7）等温膨胀做功；等温膨胀机（7）出口的常温低压气态工质进入吸热器（6）放热成为低温低压气态工质，再进入内部换热器（4）中与第二封闭循环系统中经节流阀（3）节流的低温液态工质换热后放热冷凝，这样形成了第一封闭循环系统。在第二封闭循环系统逆卡诺制冷循环中，液态工质经节流阀（3）节流再进入内部换热器（4）吸收第一封闭循环系统中经吸热器（6）吸热后的低温低压气态工质的冷凝热后蒸发成为气态工质，然后气态工质进入压缩机（1）加压，加压后的气态工质去冷凝器（2）放热冷凝为液态工质，热量传递给蓄冷装置（8），这样形成了第二封闭循环系统。该空气能等温蓄冷发动机的等温膨胀机（7）主轴与压缩机（1）主轴之间相连接。 

Claims (6)

1.一种空气能等温蓄冷发动机主要包括压缩机、冷凝器、节流阀、内部换热器、工质泵、吸热器、等温膨胀机等，它还包括系统内相连接的管道、附件及检测和控制装置，其特征是：空气能等温蓄冷发动机包含一个蓄冷装置和一个等温膨胀做功循环装置及一个逆卡诺制冷循环装置。

2.根据权利要求1所述的空气能等温蓄冷发动机，其特征是：在等温膨胀做功循环装置中有等温膨胀机。

3.根据权利要求1所述的空气能等温蓄冷发动机，其特征是：工质泵、吸热器、等温膨胀机、吸热器、内部换热器依次连接形成等温膨胀做功循环装置。

4.根据权利要求1所述的空气能等温蓄冷发动机，其特征是：压缩机、冷凝器、节流阀、内部换热器依次连接形成逆卡诺制冷循环装置。

5.根据权利要求1所述的空气能等温蓄冷发动机，其特征是：等温膨胀做功循环装置与逆卡诺制冷循环装置通过内部换热器相连接。

6.根据权利要求1所述的空气能等温蓄冷发动机，其特征是：该空气能等温蓄冷发动机的等温膨胀机主轴与压缩机主轴之间相连接。

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