CN202187805U - 一种新型高速气流发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种新型高速气流发生装置，其特征在于该装置是由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成。风管(1)与循环管(2)可以完全重合或部分重合或首尾相接；启动与控制系统(3)安装在循环管(2)的管路上。本实用新型可以用于获得高速气流对外输出做功，也可以利用高速气流进行其他用途。

Description

一种新型高速气流发生装置

技术领域

本实用新型是一种新型高速气流发生装置，可以利用低品质热源将气体的流速大幅度提高。 

背景技术

产生高速气流，传统技术是对气体增压然后经过膨胀喷射产生高速气流，此种方法耗能较高，能源浪费较大；并且由于机械的耐压承受力，温度承受力，以及机械重量或尺寸要求等的局限等，产生的气流速度并不很高，可利用价值较低。 

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，利用低品质热源，并避开升压过程，将低速气流变成利用价值较高的高速或极高速气流。 

本实用新型的目的还在于通过本发明的新型高速气流发生装置，将自然界存在的流体携带的热能高效率地转化为机械功。 

本实用新型的目的可以通过如下措施来达到： 

本实用新型的新型高速气流发生装置，是由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成。

其中工质风管(1)与工质循环管(2)可以完全重合或部分重合或首尾相接；风管(1)与循环管(2)两者均可以采用密闭的或开放的循环管路，启动与控制系统(3)由制冷机(4)、循环泵(5)和换热器(6)三者联合或三者中任选一种或两种组成。启动与控制系统(3)与循环管(2)连接。 

其中风管(1)是产生高速流体的通道，风管(1)可以根据不同流速或流量的要求，对管径进行调整。 

风管(1)内工质如因气体速度较高而致温度下降有液体冷凝，风管(1)可以通过改变形状等方式使液体析出。 

循环管(2)是一种能够满足流体输送的普通管道。 

启动与控制系统(3)中的制冷机(4)可以根据工质沸点的高低与循环量的大小选择匹配制冷机。 

启动与控制系统(3)中的循环泵(5)可以根据工质气液相状况与循环 量的大小选择匹配循环泵。 

启动与控制系统(3)中的换热器(6)可以根据工质的蒸发需求量及与换热源温差工况来选择换热器。 

新型高速气流发生装置，可以用于动力驱动、动力发电、气流实验等任何需要气流特别是极高速气流的领域。 

本实用新型中所用的工质可以是普通空气或其组分或者是其他一种或一种以上工质的混合。 

本实用新型的目的可以通过如下措施来达到：状态准备：风管(1)内及其进出口两端为较低沸点的气态工质，循环管(2)内为另一种较高沸点的工质；较高沸点工质流经启动与控制系统。 

启动：首先将风管(1)的外循环进出口关闭，然后启动启动与控制系统(3)中的循环泵(5)与制冷机(4)，将循环管内的高沸点工质液化并将液体经循环泵(5)送到换热器(6)中吸热并蒸发(可从外界环境中吸热)并进入风管(1)中，气态的高沸点工质在风管(1)中快速流动，经启动与控制系统(3)后重新进入送入风管(1)中，如此使高沸点工质在循环管与风管之间快速循环，此时可以调整风管的口径以便增大风速。 

然后慢慢开启风管(1)的外循环进出口，让外循环的低沸点工质在高沸点工质的带动下，定向循环，因为高沸点工质的质量循环量不变，气态低沸点工质循环的加入会大大加速风管内流体的线速度，通过进一步缩小风管(1)的通风口径会大大加大风管内的流体速度。 

再通过加大流速和(或)在风管循环中植入耗能装置(如汽轮机等)，可以使高沸点工质部分或全部液化，液化的高沸点工质通过在气管(1)中增设弯道或螺旋等气液分离装置和导流装置将高沸点工质导入循环管(2)中，然后经过启动与控制系统(3)吸热后再循环进入风管(1)。

这样就达到了正常运转状态，在风管(1)内就形成了速度极高的稳定的高速气流。 

通过在风管(1)的循环中增加动力负载，可以部分减少或者全部免去启动与控制系统(3)中制冷机(4)的能耗，实现了效率极高的动力能源系统。 

在启动过程中，当制冷机(4)的制冷量足够大，其冷凝液体在重力或来自 风管的冲力等作用下可以自行循环的时候，循环泵(5)和吸热器(6)均可以省略不用或两者任选其一使用；在启动过程中，当循环泵(5)的循环量足够大，较高沸点的循环工质无需被冷凝也可以将风管(1)内的流体带动的时候，制冷机(4)和吸热器(6)均可以省略不用或两者任选其一使用；在启动的时候，假设有天然气流的存在，那么整个系统无需启动，只需控制换热器(4)的换热量即可控制较高沸点的工质循环量，循环泵(5)和制冷机(4)均可以省略不用或两者任选其一使用； 

风管(1)与循环管(2)有时在物理结构上可以完全合并为一个管道，但这时管道必须同时具有风管与循环管的双重作用。这可以通过在风管上设计液体导流槽或回流管等方式实现，此时的导流槽或回流管也可以被看做是循环管(2)；风管(1)与循环管(2)首尾相接的情况说明可以参照实施例2和附图1。

本实用新型公开的新型高速气流发生装置及其应用的技术方案，相比现有技术具有突出的实质性特点和显著的技术进步： 

1.提供了一种能利用低品质热源，尽量避开升压过程，直接将不定向的气体分子的热运动定向化而转化为高速气流的装置。2.可以产生通过增压方法很难达到的极高速气流。3.通过相对简单的装置产生极高的能量气流。

附图说明 

本实用新型下面将结合附图作进一步说明：

图1是本实用新型的原理示意图

图中

1-风管；

2-循环管；

3-启动与控制系统(含4、5、6或其中任意组合)；

4-启动与控制系统之制冷机；

5-启动与控制系统之循环泵；

6-启动与控制系统之吸热器。

图2是本实用新型带有动力消耗装置的应用原理示意图

图中

1-风管； 

2-循环管；

3-启动与控制系统(含4、5、6或其中任意组合)；

4-启动与控制系统之制冷机；

5-启动与控制系统之循环泵；

6-启动与控制系统之吸热器；

7-动力消耗装置。

具体实施方式

本实用新型下面将结合实施例作进一步详述： 

实施例1

本实用新型的新型高速气流发生装置的方法，由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成，其中风管(1)充满空气并首尾相连(参照附图2)，风管(1)上安装汽轮机，风管内(1)的气体可以穿越汽轮机做功。循环管内装填的是制冷剂R134a(或其他常压沸点低于环境温度的工质)，通过启动与控制系统(3)的强制循环与液化，风管内产生高速气流，高速气流内的R134a(或其他常压沸点低于环境温度的工质)因为在高速状态下温度较低，导致部分或全部的R134a液化而进入循环管(2)，而风管内空气因为得到R134a(或其他常压沸点低于环境温度的工质)的潜热后速度更快，并驱动汽轮机转动而对外输出做功，循环管内的R134a(或其他常压沸点低于环境温度的工质)可以通过吸热器从自然环境中吸热并蒸发重新进入风管(1)中进行循环。通过启动控制系统(3)参数的调整可以使启动与控制系统(3)中的制冷机(4)与循环泵(5)降低工作频率或停止工作，也可以保证整个体系的自动循环并保证吸热与做功过程的自动运行。

实施例2 

本实用新型的新型高速气流发生装置的方法，由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成(参照附图1)，其中风管(1)与循环管(2)可以首尾相互连接组成一个管路通道，即在附图1中将风管(1)的进口与出口始终封闭，管路通道中只有一种工质，这样也可以通过启动与控制系统(3)中的制冷机与循环泵使整个循环启动，但这时工质在高速时不一定液化(或只有部分液化)，这种方式也可以达到实例1的使用效果。 

实施例3 

本实用新型的新型高速气流发生装置的方法，由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成(参照附图1)，其中风管(1)进口与出口均通向大气相连。循环管内装填的是R124(或其他常压沸点低于环境温度的工质)，通过启动与控制系统(3)的强制循环与液化，风管内产生高速气流，高速气流内的R124因为在高速状态下温度较低，导致全部的R124(或其他常压沸点低于环境温度的工质)液化而进入循环管(2)，而风管内空气因为得到R124(或其他常压沸点低于环境温度的工质)的潜热后速度更快，并向大气中排出高速气流，循环管内的R124(或其他常压沸点低于环境温度的工质)可以通过吸热器从自然环境中吸热并蒸发重新进入风管(1)中进行循环。 

Claims (2)

1.一种新型高速气流发生装置，其特征在于该装置是由风管(1)，循环管(2)，启动与控制系统(3)组成，风管(1)与循环管(2)可以完全重合或部分重合或首尾相接；启动与控制系统(3)安装在循环管(2)的管路上。

2.根据权利要求1所述的新型高速气流发生装置，其特征在于启动与控制系统(3)由制冷机(4)、循环泵(5)和换热器(6)三者联合或三者中任选一种或两种组成。 

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