一种空气膨胀发电系统的制作方法

1.本发明涉及空气能发电技术领域，尤其涉及一种空气膨胀发电系统。


背景技术：

2.随着新能源产业的迅猛发展，太阳能、风能、空气能等逐渐作为各种可生能源中重要的基本能源。太阳能、风能通过采用太阳能电池、涡轮涡扇和反光聚光镜等结构进行能发电，然而这些发电结构普遍具有能量输出不稳定、体积庞大的缺点，且现有空气能发电系统结构复杂，有的甚至需要燃料，对环境造成了一定的污染。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术中的不足，提供了一种空气膨胀发电系统，以解决现有技术问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种空气膨胀发电系统，包括压缩机、空气供应装置、换热器、一次膨胀机和二次膨胀机，所述空气供应装置与压缩机的进气口相连接，所述压缩机的出气口与换热器的管程相连，所述换热器的管程与一次膨胀机的入口相连，所述一次膨胀机上设有一次膨胀发电机，所述一次膨胀机的出口与换热器的壳程相连，所述换热器的壳程与二次膨胀机的入口相连，所述二次膨胀机的出口与压缩机的进气口相连。
5.优选的，所述压缩机与换热器的管程之间设有高压空气口。
6.优选的，所述空气供应装置为空气处理器。
7.优选的，所述空气供应装置为可膨胀储罐。
8.优选的，所述压缩机上设有压缩机电机，所述换热器的壳程与二次膨胀机之间设有废热换热器，所述废热换热器的管程一端与换热器的壳程相连，另一端与二次膨胀机入口相连，所述废热换热器的壳程进出口与废热或外界空气连通。
9.优选的，所述压缩机、压缩机电机、二次膨胀机之间设有离合器。
10.优选的，所述二次膨胀机上设有二次膨胀发电机。
11.优选的，所述一次膨胀机与换热器之间设有气液分离器，所述气液分离器的进气管与一次膨胀机的出口相连，所述气液分离器的出气管与换热器的壳程相连，所述气液分离器的排液管与高压低温泵的入口相连，所述高压低温泵的出口与液空蒸发器的管程入口相连，所述液空蒸发器的管程出口与一次膨胀机的入口相连。
12.优选的，所述液空蒸发器上设有液空蒸发器壳程，所述液空蒸发器壳程与废热或外界空气连通。
13.优选的，所述液空蒸发器的管程与一次膨胀机之间设有高压气液分离器，所述高压气液分离器入口与液空蒸发器的管程出口相连，所述高压气液分离器排液管与液空蒸发器的管程入口相连，所述高压气液分离器排气管与一次膨胀机的入口相连。
14.本发明的优点在于：
本发明发电原理、结构简单，电量输出可观，发电时可降低大气温度，而且，也可作为冷源输出，可供给空气分离、冷冻、工厂设备冷却以及代替夏季空调系统，在发电的同时，具有节能效果，由于结构简单，可以作为大型交通工具的动力输出，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
16.图1是本发明实施例一结构图；图2是本发明实施例二结构图；图3是本发明实施例三结构图；图4是本发明实施例四结构图。
具体实施方式
17.以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。
18.实施例一：如图1所示，一种空气膨胀发电系统，包括压缩机2、空气供应装置、换热器5、一次膨胀机6和二次膨胀机1，所述空气供应装置与压缩机2的进气口相连接，所述压缩机2的出气口与换热器5的管程相连，所述换热器5的管程与一次膨胀机6的入口相连，所述一次膨胀机6上设有一次膨胀发电机7，所述一次膨胀机6的出口与换热器5的壳程相连，所述换热器5的壳程与二次膨胀机1的入口相连，所述二次膨胀机1的出口与压缩机2的进气口相连，所述压缩机2与换热器5的管程之间设有高压空气口3，所述空气供应装置为空气处理器4。
19.工作原理为，利用郎肯循环和逆卡诺循环相结合的方法，消耗气体内能和吸收外部环境热量来产生电力，设备工作时，高压空气接入外接高压空气口3，并用压缩机2把空气压缩进换热器5管程中，从管程出来的压缩空气推动一次膨胀机6发电机发电，一次膨胀机6发电机出口的空气内能降低，温度降低，空气进入换热器5壳程，与换热器5管程内高温高压的空气进行换热后，经二次膨胀机1再到压缩机2入口和空气处理器4，空气处理器4处理进入系统的空气，同时把系统多余的空气排出到外界，然后进入下一次循环。
20.实施例二：如图2所示，实施例二与实施例一的不同之处在于，所述空气供应装置为可膨胀储罐8，可膨胀储罐8内部压力为正压，防止外部空气侵入，所述压缩机2上设有压缩机电机12，所述换热器5的壳程与二次膨胀机1之间设有废热换热器10，所述废热换热器10的管程一端与换热器5的壳程相连，另一端与二次膨胀机1入口相连，所述废热换热器的壳程进出口9与废热或外界空气连通，所述压缩机2、压缩机电机12、二次膨胀机1之间设有离合器11，把空
气处理器4换成可膨胀储罐8，目的是降低成本，减少系统空气的流失，增加废热换热器10和废热换热器10壳程进出口，可提高二次膨胀机1输出功率，从而提高系统功率，其中系统内的空气与换热器5管程内高温高压空气进行换热后，需经废热换热器10加热升温后，再经二次膨胀机1排到可膨胀储罐8内，再到压缩机2入口，完成了一次循环，压缩机2、压缩机电机12、二次膨胀机1之间设有离合器11，当二次膨胀机1达到输出功率后离合器11使二次膨胀机1与压缩机2联动，同时压缩机2与压缩机电机12之间的离合器11脱开，其压缩机电机12停运，取消外接高压空气接入口，此设计可以取消高压空气的使用。
21.实施例三：如图3所示，实施例三与实施例二不同之处在于，所述二次膨胀机1上设有二次膨胀发电机16，所述一次膨胀机6与换热器5之间设有气液分离器15，所述气液分离器15的进气管与一次膨胀机6的出口相连，所述气液分离器15的出气管与换热器5的壳程相连，所述气液分离器15的排液管与高压低温泵13的入口相连，所述高压低温泵13的出口与液空蒸发器14的管程入口相连，所述液空蒸发器14的管程出口与一次膨胀机6的入口相连，空气从气液分离器15的进气管进入气液分离器15内，气液分离器15的气体从气液分离器15的出气管进入换热器5壳程，由于每一次循环会使气体温度降低，气液分离器15内部会出现液态空气，气液分离器15的液态空气从排液管流出经高压低温泵13进入液空蒸发器14，经过液空蒸发器14管程内被外部空气加热气化，气化后再进入一次膨胀机6入口，实施例三与实施例二相比增加了气液分离器15、高压低温泵13、液空蒸发器14，高压低温泵13可把液态空气输送到液空蒸发器14经过换热使液态空气气化，空气压力升高，来自换热器5出口的空气推动一次膨胀机6做功后，被换热器5管程空气加热，然后进入废热换热器10加热再推动二次膨胀机1做功。 如无废热，可通过风机通入外界空气加热，液态空气经过加热后两次膨胀做功，使系统功率输出增加。
22.实施例四：如图4所示，实施例四与实施例三的不同之处在于，所述液空蒸发器14上设有液空蒸发器壳程17，所述液空蒸发器壳程17与废热或外界空气连通，所述液空蒸发器14的管程与一次膨胀机6之间设有高压气液分离器18，所述高压气液分离器18入口与液空蒸发器14的管程出口相连，所述高压气液分离器18排液管与液空蒸发器14的管程入口相连，所述高压气液分离器18排气管与一次膨胀机6的入口相连，液态空气依靠重力进入液空蒸发器14管程被外部空气加热气化，然后进入高压气液分离器18内，高压气液分离器18内的液态空气从高压气液分离器18排液管流出进入液空蒸发器14，高压气液分离器18内的气体进入一次膨胀机6入口，实施例四与实施例三相比液空蒸发器14增加了液空蒸发器壳程17，作用是液态空气吸热效率更高，增加了高压气液分离器18，作用是防止液态空气进入膨胀机。
23.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本发明的范围由所附权利要求进行限定，而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
24.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。