新型斯特林熱的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以空氣或氫氣或制冷劑為工質(zhì)的新型斯特林熱機(jī)。這種新型斯特林熱機(jī)包括膨脹機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、氣缸、密封容器等主要部件。這種新型斯特林熱機(jī)能夠利用環(huán)境大氣壓力做功，因而其輸出功和效率都比常規(guī)熱機(jī)高。
【專利說明】新型斯特林熱機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種以空氣或氫氣或制冷劑為工質(zhì)的新型斯特林熱機(jī)。這種新型斯特林熱機(jī)包括膨脹機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、氣缸、密封容器等主要部件。這種新型斯特林熱機(jī)能夠利用環(huán)境大氣壓力做功，因而其輸出功和效率都比常規(guī)熱機(jī)高。
【背景技術(shù)】
[0002]我們知道，常規(guī)熱機(jī)比較耗能，而全球面臨著地球變暖、化石燃料日漸枯竭的問題，常規(guī)斯特林熱機(jī)不能利用環(huán)境大氣壓力做功。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠利用環(huán)境大氣壓力做功的新型斯特林熱機(jī)。這種新型熱機(jī)包括兩臺(tái)或多臺(tái)等溫放熱壓縮做功氣缸、膨脹機(jī)或雙作用氣缸、三通閥或多通閥、換熱系統(tǒng)、密封容器等主要部件，并利用密封容器內(nèi)壓力做功。
[0004]熱力學(xué)循環(huán)類似于斯特林循環(huán)，斯特林循環(huán)由等溫放熱壓縮、等容吸熱升溫、等溫吸熱膨脹、等容放熱冷卻等四個(gè)過程組成。
[0005]等溫放熱壓縮做功氣缸是工質(zhì)等溫放熱壓縮時(shí)的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)?；钊軌蛟跉飧字型鶑?fù)移動(dòng)，每個(gè)氣缸都有進(jìn)汽閥和排汽閥，進(jìn)汽閥和排汽閥安裝在氣缸底部，進(jìn)汽閥連接膨脹機(jī)或雙作用氣缸出口，排汽閥連接膨脹機(jī)或雙作用氣缸進(jìn)口，相應(yīng)地，三通閥或多通閥安裝在膨脹機(jī)或雙作用氣缸的出口和進(jìn)口。這些氣缸安裝在密封容器內(nèi)，密封容器內(nèi)充滿高壓空氣，膨脹機(jī)或雙作用氣缸的出口壓力大于或等于密封容器內(nèi)壓力。這些氣缸通過換熱系統(tǒng)吸熱或放熱。
[0006]膨脹機(jī)或雙作用氣缸是工質(zhì)等溫膨脹時(shí)的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)。
[0007]高溫高壓的工質(zhì)流經(jīng)膨脹機(jī)或雙作用氣缸時(shí)是等溫吸熱膨脹過程，工質(zhì)流經(jīng)膨脹機(jī)或雙作用氣缸后降低，
[0008]工質(zhì)離開膨脹機(jī)或雙作用氣缸后進(jìn)入一個(gè)等溫放熱壓縮做功氣缸。開始時(shí)，進(jìn)汽閥和排汽閥關(guān)閉，活塞在氣缸底部。工作時(shí)，進(jìn)汽閥打開，因密封容器內(nèi)壓力小于或等于膨脹機(jī)或雙作用氣缸出口壓力，活塞將會(huì)移動(dòng)到氣缸頂部，這個(gè)過程類似于奧托循環(huán)熱機(jī)的吸氣沖程。當(dāng)活塞移動(dòng)到氣缸頂部時(shí)，把活塞固定在氣缸頂部，關(guān)閉進(jìn)汽閥，關(guān)閉進(jìn)汽閥后，從膨脹機(jī)或雙作用氣缸出來的工質(zhì)進(jìn)入其它的等溫放熱壓縮做功氣缸，打開換熱系統(tǒng)閥門，利用水冷卻此氣缸，此過程是等容放熱冷卻過程，并把放出的熱量傳給另一等溫放熱壓縮做功氣缸。
[0009]當(dāng)此氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度等于環(huán)境溫度時(shí)，松開活塞，關(guān)閉換熱系統(tǒng)閥門，啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇，使此氣缸作等溫壓縮放熱過程，亦可停用冷卻風(fēng)扇，使此氣缸作絕熱壓縮過程。因?yàn)闅飧變?nèi)壓力低于密封容器內(nèi)壓力，密封容器內(nèi)壓力將會(huì)壓迫活塞向氣缸底部移動(dòng)，密封容器內(nèi)壓力對(duì)活塞做功，活塞帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，密封容器內(nèi)壓力做功是可以被新型熱機(jī)利用并輸出的。[0010]當(dāng)氣缸內(nèi)壓力等于密封容器內(nèi)壓力時(shí)，關(guān)閉冷卻風(fēng)扇，打開換熱系統(tǒng)閥門，吸收另一等溫放熱壓縮做功氣缸等容放熱冷卻過程放出的熱量，此過程是等容吸熱升溫過程。
[0011]當(dāng)工質(zhì)溫度升高到熱源溫度時(shí)，打開等溫放熱壓縮做功氣缸的排汽閥，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)或雙作用氣缸，工質(zhì)吸收熱源熱量作等溫吸熱膨脹做功過程。當(dāng)活塞活塞移動(dòng)到氣缸底部時(shí)，排汽閥關(guān)閉，完成整個(gè)循環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面介紹一具體實(shí)施例，【具體實(shí)施方式】不局限于此一例。
[0013]設(shè)新型熱機(jī)的工作溫區(qū)為300K?600K，工質(zhì)為空氣，工作壓力為:高壓(膨脹機(jī)進(jìn)口壓力)0.404MPa，低壓(等容放熱后壓力)0.105MPa，密封容器內(nèi)充滿空氣，壓力為
0.202MPa。
[0014]工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口時(shí)壓力為0.404MPa，溫度為600K，工質(zhì)流經(jīng)膨脹機(jī)時(shí)是等溫吸熱膨脹過程，工質(zhì)流經(jīng)膨脹機(jī)后壓力降為0.21MPa，溫度為600K。
[0015]工質(zhì)離開膨脹機(jī)后進(jìn)入一個(gè)等溫放熱壓縮做功氣缸。氣缸安裝在密封容器內(nèi)，進(jìn)汽閥和排汽閥安裝在氣缸底部，開始時(shí)，進(jìn)汽閥和排汽閥關(guān)閉，活塞在氣缸底部。工作時(shí)，進(jìn)汽閥打開，因密封容器內(nèi)壓力0.202MPa小于膨脹機(jī)出口壓力0.21MPa，活塞將會(huì)移動(dòng)到氣缸頂部，當(dāng)活塞移動(dòng)到氣缸頂部時(shí)，把活塞固定在氣缸頂部，關(guān)閉進(jìn)汽閥，打開換熱系統(tǒng)閥門，利用水冷卻此氣缸，此過程是等容放熱冷卻過程，并把放出的熱量傳給另一氣缸。
[0016]由于此過程是等容放熱冷卻過程，當(dāng)此氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度等于環(huán)境溫度300K時(shí)，氣缸內(nèi)壓力將會(huì)降低到0.105MPa。
[0017]當(dāng)此氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度等于環(huán)境溫度時(shí)，松開活塞，關(guān)閉換熱系統(tǒng)閥門，啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇，使此氣缸作等溫壓縮放熱過程。因?yàn)闅飧變?nèi)壓力0.105MPa低于密封容器內(nèi)壓力
0.202MPa，密封容器內(nèi)壓力將會(huì)壓迫活塞向氣缸底部移動(dòng)，活塞帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，密封容器內(nèi)壓力做功是可以被新型熱機(jī)利用并輸出的。
[0018]傳統(tǒng)斯特林循環(huán)熱機(jī)需要消耗等溫吸熱膨脹過程工質(zhì)做功來完成等溫壓縮放熱過程，傳統(tǒng)斯特林循環(huán)熱機(jī)的輸出功將會(huì)小于系統(tǒng)等溫吸熱膨脹過程工質(zhì)做功；而新型熱機(jī)利用密封容器內(nèi)壓力做功來完成等溫壓縮放熱過程，不用消耗等溫吸熱膨脹過程工質(zhì)做功來完成等溫壓縮放熱過程，而且密封容器內(nèi)壓力做功是可以被新型熱機(jī)利用并輸出的，因此新型熱機(jī)的輸出功將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同工況下傳統(tǒng)斯特林循環(huán)熱機(jī)的輸出功。
[0019]當(dāng)氣缸內(nèi)壓力等于密封容器內(nèi)壓力0.202MPa時(shí)，關(guān)閉冷卻風(fēng)扇，打開換熱系統(tǒng)閥門，吸收另一氣缸等容放熱冷卻過程放出的熱量，此過程是等容吸熱升溫過程，工質(zhì)溫度將會(huì)升高到600K，壓力升高到0.404MPa。
[0020]當(dāng)工質(zhì)溫度升高到600K時(shí)，打開排汽閥，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)吸收熱源熱量作等溫吸熱膨脹做功過程。當(dāng)活塞活塞移動(dòng)到氣缸底部時(shí)，排汽閥關(guān)閉，完成整個(gè)循環(huán)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:這種新型斯特林熱機(jī)以空氣或氫氣或制冷劑為工質(zhì)，包括兩臺(tái)或多臺(tái)等溫放熱壓縮做功氣缸、膨脹機(jī)或雙作用氣缸、三通閥或多通閥、換熱系統(tǒng)、密封容器等主要部件，并利用密封容器內(nèi)壓力做功；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:所述的等溫放熱壓縮做功氣缸安裝在密封容器內(nèi)，每個(gè)氣缸都有進(jìn)汽閥和排汽閥，進(jìn)汽閥和排汽閥安裝在氣缸底部，進(jìn)汽閥連接膨脹機(jī)或雙作用氣缸出口，排汽閥連接膨脹機(jī)或雙作用氣缸進(jìn)口，相應(yīng)地，三通閥或多通閥安裝在膨脹機(jī)或雙作用氣缸的出口和進(jìn)口 ；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:所述的密封容器內(nèi)充滿高壓空氣，膨脹機(jī)或雙作用氣缸的出口壓力大于或等于密封容器內(nèi)壓力；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:工質(zhì)離開膨脹機(jī)或雙作用氣缸后進(jìn)入一個(gè)等溫放熱壓縮做功氣缸，開始時(shí)，進(jìn)汽閥和排汽閥關(guān)閉，活塞在氣缸底部，工作時(shí)，進(jìn)汽閥打開，因密封容器內(nèi)壓力小于或等于膨脹機(jī)出口壓力，活塞將會(huì)移動(dòng)到氣缸頂部，當(dāng)活塞移動(dòng)到氣缸頂部時(shí)，把活塞固定在氣缸頂部，關(guān)閉進(jìn)汽閥，關(guān)閉進(jìn)汽閥后，從膨脹機(jī)或雙作用氣缸出來的工質(zhì)進(jìn)入其它的等溫放熱壓縮做功氣缸，打開換熱系統(tǒng)閥門，利用水冷卻此氣缸，此過程是等容放熱冷卻過程，并把放出的熱量傳給另一等溫放熱壓縮做功氣缸；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:當(dāng)?shù)葴胤艧釅嚎s做功氣缸內(nèi)工質(zhì)溫度等于環(huán)境溫度時(shí)，松開活塞，關(guān)閉換熱系統(tǒng)閥門，啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇，使此氣缸作等溫壓縮放熱過程，亦可停用冷卻風(fēng)扇，使此氣缸作絕熱壓縮過程，因?yàn)闅飧變?nèi)壓力低于密封容器內(nèi)壓力，密封容器內(nèi)壓力將會(huì)壓迫活塞向氣缸底部移動(dòng)，密封容器內(nèi)壓力對(duì)活塞做功，活塞帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:當(dāng)?shù)葴胤艧釅嚎s做功氣缸內(nèi)壓力等于密封容器內(nèi)壓力時(shí)，關(guān)閉冷卻風(fēng)扇，打開換熱系統(tǒng)閥門，吸收另一等溫放熱壓縮做功氣缸等容放熱冷卻過程放出的熱量，此過程是等容吸熱升溫過程；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型斯特林熱機(jī)，其特征在于:當(dāng)工質(zhì)溫度升高到熱源溫度時(shí)，打開等溫放熱壓縮做功氣缸的排汽閥，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)或雙作用氣缸，工質(zhì)吸收熱源熱量作等溫吸熱膨脹做功過程。當(dāng)活塞活塞移動(dòng)到氣缸底部時(shí)，排汽閥關(guān)閉，完成整個(gè)循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F02G1/043GK103557088SQ201310551659
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】龔炳新 申請(qǐng)人:龔炳新