CN103743141A - 异相传热热力学循环系统 - Google Patents

Abstract

一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液气混合加热器，所述液气混合加热器上设有被加热气体入口、被加热气体出口、加热传热液体入口和加热传热液体出口，所述气体压缩机构的工质出口与所述被加热气体入口连通。本发明生产成本低，效率高。

Description

异相传热热力学循环系统

技术领域

本发明涉及能源与动力领域，特别是一种异相传热热力学循环系统。

背景技术

在通过传热方式（加热、放热和吸热（指制冷过程中由环境吸热工质温度升高的过程））进行热力学循环的过程中，气体工质的传热过程一直是影响热力学循环过程效率和功率密度以及单位容积制冷量的重要因素。因此，需要发明一种高效传热热力学循环系统。

发明内容

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1：一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液气混合加热器，所述液气混合加热器上设有被加热气体入口、被加热气体出口、加热传热液体入口和加热传热液体出口，所述气体压缩机构的工质入口与所述被加热气体出口连通。

方案2：一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液气混合加热器，所述液气混合加热器上设有被加热气体入口、被加热气体出口、加热传热液体入口和加热传热液体出口，所述气体压缩机构的工质出口与所述被加热气体入口连通。

方案3：在方案1或方案2的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括气体膨胀机构，所述被加热气体出口与所述气体膨胀机构的工质入口连通，所述气体膨胀机构的工质出口经冷却器与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案4：在方案1至方案3任一方案的基础上，所述冷却器设为液气混合冷却器，所述液气混合冷却器上设有被冷却气体入口、被冷却气体出口、冷却传热液体入口和冷却传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质出口与所述被冷却气体入口连通，所述被冷却气体出口与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案5：在方案1至方案4的任一方案的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括传热液体冷却器，所述冷却传热液体出口经所述传热液体冷却器与所述冷却传热液体入口连通，在包括所述液气混合冷却器和所述传热液体冷却器的闭合回路上设液体泵。

方案6：在方案1至方案5任一方案的基础上，所述气体压缩机构设为速度型气体压缩机构或设为容积型气体压缩机构。

方案7：在方案1至方案5任一方案的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案8：在方案1至方案5任一方案的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、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。

方案9：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液气混合加热器，所述液气混合加热器上设有被加热气体入口、被加热气体出口、加热传热液体入口和加热传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质入口与所述被加热气体出口连通。

方案10：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液气混合加热器，所述液气混合加热器上设有被加热气体入口、被加热气体出口、加热传热液体入口和加热传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质出口与所述被加热气体入口连通。

方案11：在方案1至方案5中任一方案、方案9或方案10的基础上，所述加热传热液体出口与传热液体加热器的传热液体入口连通，所述传热液体加热器的传热液体出口与所述加热传热液体入口连通。

方案12：在方案11的基础上，在所述加热传热液体出口和所述传热液体加热器的所述传热液体入口之间的连通通道上设传热液体加压泵，所述传热液体加压泵迫使传热液体由所述加热传热液体出口加速流向所述传热液体加热器的所述传热液体入口。

方案13在方案11或方案12的基础上，所述被加热气体入口和所述加热传热液体入口套装设置。

方案14：在方案12的基础上，所述被加热气体入口和所述加热传热液体入口套装设置。

方案15：在方案11的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括射流泵，所述气体压缩机构的工质出口与所述射流泵的动力流体入口连通，所述传热液体出口与所述射流泵的低压流体入口连通，所述射流泵的流体出口与所述加热传热液体入口连通。

方案16：在方案12的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括射流泵，所述气体压缩机构的工质出口与所述射流泵的动力流体入口连通，所述传热液体出口与所述射流泵的低压流体入口连通，所述射流泵的流体出口与所述加热传热液体入口连通。

方案17：一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液浸式混合加热器（200），所述液浸式混合加热器（200）上设有被加热气体入口和被加热气体出口，所述气体压缩机构的工质出口与所述被加热气体入口连通。

方案18：在方案17的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括气体膨胀机构，所述被加热气体出口与所述气体膨胀机构的工质入口连通，所述气体膨胀机构的工质出口经冷却器与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案19：在方案18的基础上，所述冷却器设为液浸式混合冷却器，所述液浸式混合冷却器上设有被冷却气体入口和被冷却气体出口，所述气体膨胀机构的工质出口与所述被冷却气体入口连通，所述被冷却气体出口与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案20：一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液气混合冷却器，其特征在于：所述液气混合冷却器上设有被冷却气体入口、被冷却气体出口、冷却传热液体入口和冷却传热液体出口，所述气体压缩机构的工质出口与所述被冷却气体入口连通。

方案21：在方案20的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括气体膨胀机构，所述被冷却气体出口与所述气体膨胀机构的工质入口连通，所述气体膨胀机构的工质出口经吸热器与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案22：在方案21的基础上，所述吸热器设为液气混合吸热器，所述液气混合吸热器设有冷却气体入口、冷却气体出口、被冷却传热液体入口和被冷却传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质出口与所述冷却气体入口连通，所述冷却气体出口与所述气体压缩机构的工质入口连通。

方案23：在方案17至方案22中任一方案的基础上，所述气体压缩机构设为速度型气体压缩机构或设为容积型气体压缩机构。

方案24：在方案17至方案22中任一方案的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案25：在方案17至方案22中任一方案的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、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。

方案26：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液气混合冷却器，其特征在于：所述液气混合冷却器上设有被冷却气体入口、被冷却气体出口、冷却传热液体入口和冷却传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质入口与所述被冷却气体出口连通。

方案27：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液气混合冷却器，其特征在于：所述液气混合冷却器上设有被冷却气体入口、被冷却气体出口、冷却传热液体入口和冷却传热液体出口，所述气体膨胀机构的工质出口与所述被冷却气体入口连通。

方案28：在方案20、方案21、方案22、方案26或方案27基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括传热液体冷却器，所述冷却传热液体出口经所述传热液体冷却器与所述冷却传热液体入口连通，在包括所述液气混合冷却器和所述传热液体冷却器的闭合回路上设液体泵。

方案29：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液浸式混合冷却器，所述液浸式混合冷却器的被冷却气体出口与所述气体膨胀机构的工质入口连通。

方案30：一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构和液浸式吸热器，所述气体膨胀机构的工质出口与所述液浸式吸热器的吸热气体入口连通。

方案31：在方案3、方案4、方案5、方案9、方案10、方案18、方案19、方案21、方案22、方案26、方案27、方案29或方案30的基础上，所述气体膨胀机构设为速度型膨胀机构或设为容积型膨胀机构。

方案32：在方案3、方案4、方案5、方案9、方案10、方案18、方案19、方案21、方案22、方案26、方案27、方案29或方案30的基础上，所述气体膨胀机构内的工质设为氦气、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。

方案33：在方案3、方案4、方案5、方案9、方案10、方案18、方案19、方案21、方案22、方案26、方案27、方案29或方案30的基础上，所述气体膨胀机构内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案34：一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构和液气混合冷却器，所述液气混合冷却器上设有被冷却气体入口、被冷却气体出口、冷却传热液体入口和冷却传热液体出口，所述气体压缩机构的工质入口与所述被冷却气体出口连通。

方案35：在方案34的基础上，所述异相传热热力学循环系统还包括传热液体冷却器，所述冷却传热液体出口经所述传热液体冷却器与所述冷却传热液体入口连通，在包括所述液气混合冷却器和所述传热液体冷却器的闭合回路上设液体泵。

方案36：在方案34或方案35的基础上，所述气体压缩机构设为速度型气体压缩机构或设为容积型气体压缩机构。

方案37：在方案34或方案35的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

方案38：在方案34或方案35的基础上，所述气体压缩机构内的工质设为氦气、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。

本发明中的原理是：在工质加热过程中，通过加热液体，然后利用高温液体与需要被加热的气体工质进行混合，由于混合过程中传热速率很快，而且，加热液体的过程的传热速率也很快，这样，不仅规避了直接加热气体工质这一传热速率极慢的过程，而且，提高了系统的效率。在气体工质冷却过程中和在气体工质吸热过程中，同样利用了液体与气体工质混合这一快速传热过程。

本发明中，所谓的“液气混合加热器”是指利用热液体和需要被加热的气体工质进行混合对所述气体工质加热的装置，在这种装置中，液体分散成液滴状和/或雾状后和所述气体工质混合，在所述液气混合加热器中，该需要被加热的气体称为“被加热气体”，该热液体称为“加热传热液体”。

本发明中，所谓的“液气混合冷却器”是指利用冷液体和需要被冷却的所述气体工质进行混合对所述气体工质冷却的装置，在这种装置中，液体分散成液滴状和/或雾状后和所述气体工质混合，在所述液气混合冷却器中，该需要被冷却的气体称为“被冷却气体”，该冷液体称为“冷却传热液体”。

本发明中，所谓的“液气混合吸热器”是指把需要冷却的液体与所述气体工质进行混合对液体进行冷却，所述气体工质吸收热量的装置，在这种装置中，液体分散成液滴状和/或雾状后和所述气体工质混合，在所述液气混合吸热器中，该需要被冷却的液体称为“被冷却传热液体”，该吸收热量的气体称为“冷却气体”。

本发明中，所谓的“液浸式混合加热器”是指利用热液体和需要被加热的所述气体工质进行混合对所述气体工质加热的装置，在这种装置中，所述气体工质以气泡的形式分散在液体中进行传热，在所述液浸式混合加热器中，该需要被加热的气体称为“被加热气体”，该热液体称为“加热传热液体”。

本发明中，所谓的“液浸式混合冷却器”是指利用冷液体和需要被冷却的所述气体工质进行混合对所述气体工质冷却的装置，在这种装置中，所述气体工质以气泡的形式分散在液体中进行传热，在所述液浸式混合冷却器中，该需要被冷却的气体称为“被冷却气体”，该冷液体称为“冷却传热液体”。

本发明中，所谓的“液浸式吸热器”是指把需要冷却的液体与所述气体工质进行混合对液体进行冷却，所述气体工质吸收热量的装置，在这种装置中，所述气体工质以气泡的形式分散在液体中进行传热，在所述液浸式吸热器中，该需要被冷却的液体称为“被冷却传热液体”，该吸收热量的气体称为“冷却气体”。

本发明中，所谓的“传热液体”是指在常温下是固体或液体，但在工作条件下是液体的物质，可以是金属单质、非金属单质、有机化合物、无机化合物、盐类、酸、碱、氧化物等一切在工作条件的最低温度下是液体状态，在工作条件的最高温度下其蒸汽分压小于0.1MPa的物质。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应综合考虑所述传热液体的导热系数、流动性、化学稳定性、安全性及腐蚀性等性质而决定。

本发明中，在具体选择所述传热液体时，应根据热力学循环过程的压力及温度等因素选择熔点和沸点适合的物质。

本发明中，在有选择的前提下，所述传热液体熔点越低，沸点越高的物质越为适宜。

本发明中,所述液气混合加热器中的所述传热液体可以选择熔点高于100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或选择熔点高于200℃的物质。

本发明中,所述液浸式混合加热器中的所述传热液体可以选择熔点高于100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或选择熔点高于200℃的物质。

本发明中,所述液气混合冷却器中的所述传热液体可以选择熔点低于100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃、-50℃、-55℃、-60℃、-65℃、-70℃、-75℃、-80℃、-85℃、-90℃、-95℃、或选择熔点低于-100℃的物质。

本发明中,所述液浸式混合冷却器中的所述传热液体可以选择熔点低于100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃、-50℃、-55℃、-60℃、-65℃、-70℃、-75℃、-80℃、-85℃、-90℃、-95℃、或选择熔点低于-100℃的物质。

本发明中,所述液气混合吸热器中的所述传热液体可以选择熔点低于100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃、-50℃、-55℃、-60℃、-65℃、-70℃、-75℃、-80℃、-85℃、-90℃、-95℃、或选择熔点低于-100℃的物质。

本发明中,所述液浸式吸热器中的所述传热液体可以选择熔点低于100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃、-40℃、-45℃、-50℃、-55℃、-60℃、-65℃、-70℃、-75℃、-80℃、-85℃、-90℃、-95℃、或选择熔点低于-100℃的物质。

本发明中，所述传热液体的沸点应尽可能高，以防止所述传热液体与所述气体工质混合，特别是工作在所述液气混合加热器和所述液浸式混合加热器中的所述传热液体的沸点应更高一些，原则上讲，在条件允许的情况下越高越好；而工作在所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合冷却器和所述液浸式吸热器中的所述传热液体的沸点可以相对低一些，因为其工作最高温度较低，即便沸点没那么高，也不至于引起可观的汽化。

本发明中，应尽可能选择熔点低、沸点高的所述传热液体，例如，汞、铯、铷、钠、钫、镓、钾、低熔点高沸点合金以及低熔点高沸点化合物（例如，浓硫酸、油酸等），这样，可以使工作在所述液气混合加热器和所述液浸式混合加热器中的所述传热液体与工作在所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合冷却器和所述液浸式吸热器中的所述传热液体相统一，以减少系统的复杂性。

本发明中，工作在所述液气混合加热器和所述液浸式混合加热器中的所述传热液体可选择性地选择：磷、砹、砷、硫、硒、烧碱、碲、汞、铯、铷、钠、锂、钋、铊、铅、锑、镎、铝、钡、镱、钙、镧、钫、镓、钾、铟、锡、铋、镉、锌、镁、镨、银或选择镅等。

本发明中，工作在所述液气混合加热器和所述液浸式混合加热器中的所述传热液体可选择性地选择：氯化镨、氯化钾、氯化钠、氯化银、氯化钡或氯化钙等其它符合条件的熔盐或高温熔盐（HTS）。

本发明中，所谓的“高沸点”是指物质的沸点应满足该物质在工作条件下的最高温度下是液体状态且其蒸汽分压小于0.1MPa的条件。

本发明中，所谓的“高温熔盐”是指工作条件下的最高温度下是液体状态且其蒸汽分压小于0.1MPa的熔盐。

本发明中，工作在所述液气混合加热器和所述液浸式混合加热器中的所述传热液体可选择性地选择：硼、硫、硒、硅或碲等其它符合条件的非金属单质。

本发明中，工作在所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合冷却器和所述液浸式吸热器中的所述传热液体可选择性地选择：熔点低于100℃的低沸点合金、汞、铯、铷、钫、镓、磷、或选择钾等。

本发明中，所述传热液体在常温下可以是液体也可以是固体，只要在工作环境下是液体即可。

本发明中，工作在所述气体压缩机构和工作在所述气体膨胀机构中的所述气体工质可选择性地选择：氮气、二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或选择氙气等气体。

本发明中，所述液气混合加热器、所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合加热器、所述液浸式混合冷却器或所述液浸式吸热器内的所述传热液体的选择应根据热力学循环条件而决定。通常情况下，应选择：在热力学循环的最高温度条件下，不应汽化或蒸汽分压可以接受，而在热力学循环的最低温度条件下，不应发生固化的液体。

本发明中，在设有所述液气混合加热器、所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合加热器、所述液浸式混合冷却器或所述液浸式吸热器中的不同部件的结构中，其内部的所述传热液体可以选择相同的液体也可以选择不同的液体。

本发明中，所述液气混合加热器、所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合加热器、所述液浸式混合冷却器或所述液浸式吸热器中的所述传热液体可选择性地选择钠、钾、汞、锌、镓、铯、镉、锡、镁、铟、铅、铋、硅烷、油酸、硬脂酸、卤代烃、丙三醇或低熔点合金等。

本发明中，所述液气混合加热器、所述液气混合冷却器、所述液气混合吸热器、所述液浸式混合加热器、所述液浸式混合冷却器或所述液浸式吸热器内的所述传热液体，可选择性的选择单质或化合物。

本发明中，所述气体工质可选择性地选择：氮气、二氧化碳、氢气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气等气体。

本发明中，所述气体工质可选择性地选择单质或化合物。

本发明中，当所述气体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、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。

本发明中，在所述气体压缩机构内或在所述气体膨胀机构内所述工质设为氦气、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。

本发明中，应以互不发生化学反应为原则，选择所述传热液体和所述气体工质。

本发明中，应以互不发生或很少发生溶解为原则，选择所述传热液体和所述气体工质的。

本发明中，所谓“射流泵”是指通过动力流体引射非动力流体，两流体相互作用从一个出口排出的装置，所谓的射流泵可以是气体射流泵（即喷射泵），也可以是液体射流泵；所谓的射流泵可以是传统射流泵，也可以是非传统射流泵。

本发明中，所谓的“传统射流泵”是指由两个套装设置的管构成的，向内管提供高压动力流体，内管高压动力流体在外管内喷射，在内管高压动力流体喷射和外管的共同作用下使内外管之间的其他流体（从外管进入的流体）沿内管高压动力流体的喷射方向产生运动的装置；所谓射流泵的外管可以有缩扩区，外管可以设为文丘里管，内管喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指外管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力流体入口、低压流体入口和流体出口。

本发明中，所谓的“非传统射流泵”是指由两个或两个以上相互套装设置或相互并列设置的管构成的，其中至少一个管与动力流体源连通，并且动力流体源中的动力流体的流动能够引起其他管中的流体产生定向流动的装置；所谓射流泵的管可以有缩扩区，可以设为文丘里管，管的喷嘴可以设为拉瓦尔喷管，所谓的缩扩区是指管内截面面积发生变化的区域；所述射流泵至少有三个接口或称通道，即动力流体入口、低压流体入口和流体出口；所述射流泵可以包括多个动力流体入口，在包括多个动力流体入口的结构中，所述动力流体入口可以布置在所述低压流体入口的管道中心区，也可以布置在所述低压流体入口的管道壁附近，所述动力流体入口也可以是环绕所述低压流体入口管道壁的环形喷射口。

本发明中，所谓A和B连通是指A与B之间工质发生流动，包括工质从A流到B或者从B流到A，或者工质先从A流到B再从B流到A。所谓的“连通”包括直接连通、间接连通和经操作单元连通，所述操作单元包括阀、控制机构、供送机构（泵）和热交换器等。

本发明中，应根据能源与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。

本发明的有益效果如下：本发明中，所述异相传热热力学循环系统生产成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的结构示意图；

图3为本发明的实施例3的结构示意图；

图4为本发明的实施例4的结构示意图；

图5为本发明的实施例5的结构示意图；

图6为本发明的实施例6的结构示意图；

图7为本发明的实施例7的结构示意图；

图8为本发明的实施例8的结构示意图；

图9为本发明的实施例9的结构示意图；

图10为本发明的实施例9中旋风气液混合加热分离器的局部结构示意图；

图11为本发明的实施例10的结构示意图；

图12为本发明的实施例11的结构示意图；

图13为本发明的实施例12的结构示意图；

图14为本发明的实施例13的结构示意图；

图15为本发明的实施例14的结构示意图；

图16为本发明的实施例15的结构示意图；

图17为本发明的实施例16的结构示意图；

图18为本发明的实施例17的结构示意图；

图19为本发明的实施例18的结构示意图；

图20为本发明的实施例19的结构示意图；

图21为本发明的实施例20的结构示意图；

图22为本发明的实施例21的结构示意图；

图23为本发明的实施例22的结构示意图；

图24为本发明的实施例23的结构示意图；

图25为本发明的实施例24的结构示意图；

图26为本发明的实施例25的结构示意图；

图27为本发明的实施例26的结构示意图，

图中：

1气体压缩机构、11叶轮压气机、2液气混合加热器、200液浸式混合加热器、201旋风气液混合加热分离器、21被加热气体入口、22被加热气体出口、23加热传热液体入口、24加热传热液体出口、3液气混合冷却器、300液浸式混合冷却器、301旋风气液混合冷却分离器、31被冷却气体入口、32被冷却气体出口、33冷却传热液体入口、34冷却传热液体出口、4气体膨胀机构、41节流膨胀器、42透平、43喷管推进转子做功机构、5冷却器、6吸热器、61液气混合吸热器、611冷却气体入口、612冷却气体出口、613被冷却传热液体入口、614被冷却传热液体出口、600液浸式吸热器、601吸热气体入口、7传热液体加热器、700外燃传热液体加热器、71传热液体入口、8传热液体加压泵、9射流泵、91动力流体入口、92低压流体入口、93流体出口。

具体实施方式

实施例1

图1所示的异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构1和液气混合加热器2，所述液气混合加热器2上设有被加热气体入口21、被加热气体出口22、加热传热液体入口23和加热传热液体出口24，所述气体压缩机构1的工质入口与所述被加热气体出口22连通。

实施例2

图2所示的异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构1和液气混合加热器2，所述液气混合加热器2上设置被加热气体入口21、被加热气体出口22、加热传热液体入口23和加热传热液体出口24，所述气体压缩机构1的工质出口与所述被加热气体入口21连通。

实施例3

图3所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例2的基础上进一步还包括气体膨胀机构4，所述被加热气体出口22与所述气体膨胀机构4的工质入口连通，所述气体膨胀机构4的工质出口经冷却器5与所述气体压缩机构1的工质入口连通。

实施例4

图4所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例3的基础上进一步将所述冷却器5具体的设为液气混合冷却器3，所述液气混合冷却器3上设被冷却气体入口31、被冷却气体出口32、冷却传热液体入口33和冷却传热液体出口34，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述被冷却气体入口31连通，所述被冷却气体出口32与所述气体压缩机构1的工质入口连通。

实施例5

图5所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液气混合加热器2，所述液气混合加热器2上设被加热气体入口21、被加热气体出口22、加热传热液体入口23和加热传热液体出口24，所述气体膨胀机构4的工质入口与所述被加热气体入口22连通。

实施例6

图6所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液气混合加热器2，所述液气混合加热器2上设被加热气体入口21、被加热气体出口22、加热传热液体入口23和加热传热液体出口24，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述被加热气体入口21连通。

实施例7

图7所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例4的基础上进一步将所述加热传热液体出口24与传热液体加热器7的传热液体入口71连通，所述传热液体加热器7的传热液体出口72与所述加热传热液体入口23连通，并将所述气体膨胀机构4具体的设为透平42，将所述气体压缩机构1具体的设为叶轮压气机11。

实施例8

图8所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例7的基础上进一步在所述加热传热液体出口24和所述传热液体加热器7的所述传热液体入口71之间的连通通道上设传热液体加压泵8，所述传热液体加压泵8迫使传热液体由所述加热传热液体出口24加速流向所述传热液体加热器7的传热液体入口71。

实施例9

图9所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例8的基础上将所述被加热气体入口21和所述加热传热液体入口23套装设置，将所述传热液体加热器7具体设为外燃传热液体加热器700，将所述液气混合加热器2具体的设为旋风气液混合加热分离器201，如图10所示，所述被加热气体入口21和所述加热传热液体入口23套装设置后的入口方向沿所述旋风气液混合加热分离器201的壳体的切线方向设置。

实施例10

图11所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例7的基础上进一步还包括射流泵9，所述叶轮压气机11的工质出口与所述射流泵9的动力流体入口91连通，所述传热液体出口72与所述射流泵9的低压流体入口92连通，所述射流泵9的流体出口93与所述加热传热液体入口23连通，将所述传热液体加热器7具体设为外燃传热液体加热器700，将所述气体膨胀机构4具体的改设为喷管推进转子做功机构43，所述喷管推进转子做功机构43包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的喷管，将所述液气混合加热器2具体的设为旋风气液混合加热分离器201，所述液气混合冷却器3设为旋风气液混合冷却分离器301。

实施例11

图12所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例8的基础上进一步还包括射流泵9，所述气体压缩机构1的工质出口与所述射流泵9的低压流体入口92连通，所述传热液体出口72与所述射流泵9的动力流体入口91连通，所述射流泵9的流体出口93与所述加热传热液体入口23连通，并将所述传热液体加热器7具体设为外燃传热液体加热器700，将液气混合加热器2具体的设为旋风气液混合加热分离器201。

实施例12

图13所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例8的基础上进一步还包括传热液体冷却器10，所述冷却传热液体出口34经所述传热液体冷却器10与所述冷却传热液体入口33连通，在包括所述液气混合冷却器3和所述传热液体冷却器10的闭合回路上设液体泵81，并将所述传热液体加热器7具体设为外燃传热液体加热器700。

实施例13

图14所示的异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构1和液浸式混合加热器200，所述液浸式混合加热器200上设被加热气体入口21和被加热气体入口22，所述气体压缩机构1的工质出口与所述被加热气体入口21连通。

实施例14

图15所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例13的基础上进一步还包括气体膨胀机构4，所述被加热气体出口22与所述气体膨胀机构4的工质入口连通，所述气体膨胀机构4的工质出口经冷却器5与所述气体压缩机构1的工质入口连通。

实施例15

图16所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例14的基础上进一步将所述冷却器5具体的设为液浸式混合冷却器300，所述液浸式混合冷却器300上设被冷却气体入口31和被冷却气体出口32，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述被冷却气体入口31连通，所述被冷却气体出口32与所述气体压缩机构1的工质入口连通，并将所述气体膨胀机构4具体的设为透平42，将所述气体压缩机构1具体的设为叶轮压气机11。

实施例13至15中的所述液浸式混合加热器200内充有加热传热液体，当被加热气体流过所述液浸式混合加热器200时，被其内的加热传热液体加热；实施例15中的所述液浸式混合冷却器300内充有冷却传热液体，当被加热气体流过所述液浸式混合冷却器300时，被其内的冷却传热液体冷却。

实施例16

图17所示的异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构1和液气混合冷却器3，所述液气混合冷却器3上设被冷却气体入口31、被冷却气体出口32、冷却传热液体入口33和冷却传热液体出口34，所述气体压缩机构1的工质出口与所述被冷却气体入口31连通。

实施例17

图18所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例16的基础上进一步还包括气体膨胀机构4，所述被冷却气体出口32与所述气体膨胀机构4的工质入口连通，所述气体膨胀机构4的工质出口经吸热器6与所述气体压缩机构1的工质入口连通。

实施例18

图19所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例17的基础上进一步将所述气体膨胀机构4具体的设为节流膨胀器41。

实施例19

图20所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例17的基础上进一步将所述气体膨胀机构4具体的设为透平42，将所述气体压缩机构1设为叶轮压气机11。

实施例20

图21所示的异相传热热力学循环系统，其与实施例19的区别在于：

将所述气体膨胀机构4具体的改设为喷管推进转子做功机构43，所述喷管推进转子做功机构43包括工质回收壳和设置在旋转结构体上的喷管。

实施例21

图22所示的异相传热热力学循环系统，其在实施例19的基础上进一步将所述吸热器6具体的设为液气混合吸热器61，所述液气混合吸热器61设有冷却气体入口611、冷却气体出口612、被冷却传热液体入口613和被冷却传热液体出口614，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述冷却气体入口611连通，所述冷却气体出口612与所述气体压缩机构1的工质入口连通。

实施例22

图23所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液气混合冷却器3，所述液气混合冷却器3上设被冷却气体入口31、被冷却气体出口32、冷却传热液体入口33和冷却传热液体出口34，所述气体膨胀机构4的工质入口与所述被冷却气体出口32连通。

实施例23

图24所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液气混合冷却器3，所述液气混合冷却器3上设被冷却气体入口31、被冷却气体出口32、冷却传热液体入口33和冷却传热液体出口34，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述被冷却气体入口31连通。

实施例24

图25所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液浸式混合冷却器300，所述液浸式混合冷却器300的被冷却气体出口32与所述气体膨胀机构4的工质入口连通。

本实施例中的所述液浸式混合冷却器300内充有冷却传热液体，当被加热气体流过所述液浸式混合冷却器300时，被其内的冷却传热液体冷却。

实施例25

图26所示的异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构4和液浸式吸热器600，所述气体膨胀机构4的工质出口与所述液浸式吸热器600的吸热气体入口601连通，本实施例中，将所述气体膨胀机构4具体的设为了透平42。

本实施例中的所述液浸式吸热器600内充有被冷却传热液体，当被加热气体流过所述液浸式吸热器600时，吸收其内的被冷却传热液体的热量，从而将该被冷却传热液体冷却。

实施例26

图27所示的异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构1和液气混合冷却器3，所述液气混合冷却器3上设被冷却气体入口31、被冷却气体出口32、冷却传热液体入口33和冷却传热液体出口34，所述气体压缩机构1的工质入口与所述被冷却气体出口32连通。

本发明中，所有包括所述气体压缩机构1的实施方式中，都可以将所述气体压缩机构1设为速度型气体压缩机构或具体的设为容积型气体压缩机构,例如，可以具体的设为所述叶轮压气机11；都可以将所述气体压缩机构1内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气，或将所述气体压缩机构1内的工质设为氦气、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。

本发明中，所有包括所述气体膨胀机构4的实施方式中，都可以将所述气体膨胀机构4具体的设为速度型膨胀机构或具体的设为容积型膨胀机构，例如，可以具体的设为所述透平42；也可以参考实施例6具体的设为所述节流膨胀器41，或参考实施例8具体的设为所述喷管推进转子做功机构43；都可以将所述气体膨胀机构4内的工质设为氦气、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，或将所述气体膨胀机构4内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

本发明中，所有设有所述液气混合加热器2的实施方式中，都可以参考实施例7设置所述传热液体加热器7，并可进一步参考实施例8选择性地设置所述传热液体加压泵8，和/或参考实施例10、11设置所述射流泵9。

本发明中，所有设有所述液气混合加热器2的实施方式中，都可以参考实施例9将所述被加热气体入口21和所述加热传热液体入口23套装设置。

本发明中，所述设置所述液气混合冷却器3的实施方式中，都可以参考实施例12设置所述传热液体冷却器10。

本发明中，所有设有所述液气混合加热器2的实施方式中，都可以参照实施例9、10或11将所述液气混合加热器2设为所述旋风气液混合加热分离器201；本发明中，所有设有所述液气混合冷却器3的实施方式中，都可以参考实施例10将所述液气混合冷却器3设为旋风气液混合冷却分离器301；本发明中，所有包括所述液气混合吸热器61的实施方式中，所述液气混合吸热器61也可以设为旋风分离式的。

本发明中，所述液气混合加热器2、所述液气混合冷却器3、所述液气混合吸热器61、所述液浸式混合加热器200、所述液浸式混合冷却器300或所述液浸式吸热器600均可以选择性的具体设为直混对流热交换器，该直混对流热交换器已在申请号为CN201010284810.6的专利申请文件中公开。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构（1）和液气混合加热器（2），其特征在于：所述液气混合加热器（2）上设有被加热气体入口（21）、被加热气体出口（22）、加热传热液体入口（23）和加热传热液体出口（24），所述气体压缩机构（1）的工质入口与所述被加热气体出口（22）连通。

2.一种异相传热热力学循环系统，包括气体压缩机构（1）和液气混合加热器（2），其特征在于：所述液气混合加热器（2）上设有被加热气体入口（21）、被加热气体出口（22）、加热传热液体入口（23）和加热传热液体出口（24），所述气体压缩机构（1）的工质出口与所述被加热气体入口（21）连通。

3.如权利要求2所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述异相传热热力学循环系统还包括气体膨胀机构（4），所述被加热气体出口（22）与所述气体膨胀机构（4）的工质入口连通，所述气体膨胀机构（4）的工质出口经冷却器（5）与所述气体压缩机构（1）的工质入口连通。

4.如权利要求3所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述冷却器（5）设为液气混合冷却器（3），所述液气混合冷却器（3）上设有被冷却气体入口（31）、被冷却气体出口（32）、冷却传热液体入口（33）和冷却传热液体出口（34），所述气体膨胀机构（4）的工质出口与所述被冷却气体入口（31）连通，所述被冷却气体出口（32）与所述气体压缩机构（1）的工质入口连通。

5.如权利要求4所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述异相传热热力学循环系统还包括传热液体冷却器（10），所述冷却传热液体出口（34）经所述传热液体冷却器（10）与所述冷却传热液体入口（33）连通，在包括所述液气混合冷却器（3）和所述传热液体冷却器（10）的闭合回路上设液体泵（81）。

6.如权利要求1至5中任一项所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述气体压缩机构（1）设为速度型气体压缩机构或设为容积型气体压缩机构。

7.如权利要求1至5中任一项所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述气体压缩机构（1）内的工质设为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氢气、氮气、烃类化合物或设为空气。

8.如权利要求1至5中任一项所述异相传热热力学循环系统，其特征在于：所述气体压缩机构（1）内的工质设为氦气、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。

9.一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构（4）和液气混合加热器（2），其特征在于：所述液气混合加热器（2）上设有被加热气体入口（21）、被加热气体出口（22）、加热传热液体入口（23）和加热传热液体出口（24），所述气体膨胀机构（4）的工质入口与所述被加热气体出口（22）连通。

10.一种异相传热热力学循环系统，包括气体膨胀机构（4）和液气混合加热器（2），其特征在于：所述液气混合加热器（2）上设有被加热气体入口（21）、被加热气体出口（22）、加热传热液体入口（23）和加热传热液体出口（24），所述气体膨胀机构（4）的工质出口与所述被加热气体入口（21）连通。

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