变压吸热气体动力装置的制作方法

：
1.本发明属于热动技术领域。


背景技术：

2.利用热能转换为机械能是获得和提供动力的重要方式，提高热变功效率是热动装置的核心要求。在以化石燃料为源头能源时，热源同时具有高温和变温的双重特点，如何使热动装置中的工作介质在获取高温热负荷过程中尽可能与热源之间保持较小的传热温差，是实现热效率合理化的根本保障。对于其它类型定温或变温热源的动力应用领域，尽可能减小吸热过程温差损失更为必要。为此，针对不同类型热源，本发明提出了采用变压吸热器为吸热部件，降低吸热过程温差不可逆损失，有效提升热效率的变压吸热气体动力装置。


技术实现要素：

3.本发明主要目的是要提供变压吸热气体动力装置，具体

技术实现要素：
分项阐述如下：
4.1.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀机、压缩机、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经压缩机与降压吸热器连通，降压吸热器还有循环工质通道与膨胀机连通；降压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成变压吸热气体动力装置。
5.2.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀机、双能压缩机、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经双能压缩机与降压吸热器连通，降压吸热器还有循环工质通道与膨胀机连通；降压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成变压吸热气体动力装置。
6.3.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀增速机、扩压管、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经扩压管与降压吸热器连通，降压吸热器还有循环工质通道与膨胀增速机连通；降压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，形成变压吸热气体动力装置。
7.4.变压吸热气体动力装置，是在第1项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经压缩机与降压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经压缩机和回热器与降压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
8.5.变压吸热气体动力装置，是在第2项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经双能压缩机与降压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经双能压缩机和回热器与降压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
9.6.变压吸热气体动力装置，是在第3项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热
器，将膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀增速机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经扩压管与降压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经扩压管和回热器与降压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
10.7.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀机、压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经压缩机与升压吸热器连通，升压吸热器还有循环工质通道与膨胀机连通；升压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成变压吸热气体动力装置。
11.8.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀增速机、压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经压缩机与升压吸热器连通，升压吸热器还有循环工质通道与膨胀增速机连通；升压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀增速机连接压缩机并传输动力，形成变压吸热气体动力装置。
12.9.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀增速机、双能压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经双能压缩机与升压吸热器连通，升压吸热器还有循环工质通道与膨胀增速机连通；升压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀增速机连接双能压缩机并传输动力，形成变压吸热气体动力装置。
13.10.变压吸热气体动力装置，主要由膨胀增速机、扩压管、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通，冷却器还有循环工质通道经扩压管与升压吸热器连通，升压吸热器还有循环工质通道与膨胀增速机连通；升压吸热器还有热源介质通道与外部连通，冷却器还有冷却介质通道与外部连通，形成变压吸热气体动力装置。
14.11.变压吸热气体动力装置，是在第7项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经压缩机与升压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经压缩机和回热器与升压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
15.12.变压吸热气体动力装置，是在第8项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀增速机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经压缩机与升压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经压缩机和回热器与升压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
16.13.变压吸热气体动力装置，是在第9项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀增速机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经双能压缩机与升压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经双能压缩机和回热器与升压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
17.14.变压吸热气体动力装置，是在第10项所述的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀增速机有循环工质通道与冷却器连通调整为膨胀增速机有循环工质通道经回热器与冷却器连通，将冷却器有循环工质通道经扩压管与升压吸热器连通调整为冷却器有循环工质通道经扩压管和回热器与升压吸热器连通，形成变压吸热气体动力装置。
附图说明：
18.图1是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第1种原则性热力系统图。
19.图2是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第2种原则性热力系统图。
20.图3是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第3种原则性热力系统图。
21.图4是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第4种原则性热力系统图。
22.图5是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第5种原则性热力系统图。
23.图6是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第6种原则性热力系统图。
24.图7是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第7种原则性热力系统图。
25.图8是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第8种原则性热力系统图。
26.图9是依据本发明所提供的变压吸热气体动力装置第9种原则性热力系统图。
27.图中，1-膨胀机，2-压缩机，3-降压吸热器，4-冷却器，5-双能压缩机，6-膨胀增速机，7-扩压管，8-回热器，9-升压吸热器。
28.为便于理解，这里给出如下说明：
29.(1)降压吸热器——为变截面热交换器，工作介质通过流动截面的改变实现压力降低和能量转换，以减小高温热源与被加热介质之间的温差不可逆损失，使高温热源与被加热介质之间能够实现和保持连续性小温差放热，完成降压放热过程；一般地，当工作介质初始速度为亚声速，而换热过程结束时工作介质的速度不高于声速时，流动截面为渐缩型变截面；当工作介质初始速度为超声速，而换热过程结束时工作介质的速度高于初始速度时，流动截面为渐扩型变截面；当工作介质初始速度为亚声速，而换热过程结束时工作介质的速度高于声速时，流动截面为渐缩-渐扩型变截面。
30.(2)升压吸热器——为变截面热交换器，工作介质通过流动截面的改变实现压力升高和能量转换，以减小高温热源与被加热介质之间的温差不可逆损失，使高温热源与被加热介质之间能够实现和保持连续性小温差放热，完成升压放热过程；一般地，当工作介质初始速度为亚声速时，流动截面为渐扩型变截面；当工作介质初始速度为超声速时，流动截面为渐缩型变截面。
具体实施方式：
31.首先要说明的是，在结构和流程的表述上，非必要情况下不重复进行；对显而易见的流程不作表述。下面结合附图和实例来详细描述本发明。
32.图1所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
33.(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀机1有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经压缩机2与降压吸热器3连通，降压吸热器3还有循环工质通道与膨胀机1连通；降压吸热器3还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机1连接压缩机2并传输动力。
34.(2)流程上，膨胀机1排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经压缩机2升压升温，流经降压吸热器3降压吸热，流经膨胀机1降速降压并作功；热源介质通过降压吸热器3提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀机1输出的功提供给压缩机2和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
35.图2所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
36.(1)结构上，它主要由膨胀机、双能压缩机、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀机1有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经双能压缩机5与降压吸热器3连通，降压吸热器3还有循环工质通道与膨胀机1连通；降压吸热器3还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机1连接双能压缩机5并传输动力。
37.(2)流程上，膨胀机1排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经双能压缩机5升压升温并降速，流经降压吸热器3降压吸热，流经膨胀机1降压作功或降速降压并作功；热源介质通过降压吸热器3提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀机1输出的功提供给双能压缩机5和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
38.图3所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
39.(1)结构上，它主要由膨胀增速机、扩压管、降压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机6有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经扩压管7与降压吸热器3连通，降压吸热器3还有循环工质通道与膨胀增速机6连通；降压吸热器3还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通。
40.(2)流程上，膨胀增速机6排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经扩压管7降速升压，流经降压吸热器3降压吸热，流经膨胀增速机6降压作功并增速；热源介质通过降压吸热器3提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀增速机6输出的功提供给外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
41.图4所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
42.(1)结构上，是在图1所示的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀机1有循环工质通道与冷却器4连通调整为膨胀机1有循环工质通道经回热器8与冷却器4连通，将冷却器4有循环工质通道经压缩机2与降压吸热器3连通调整为冷却器4有循环工质通道经压缩机2和回热器8与降压吸热器3连通。
43.(2)流程上，膨胀机1排放的循环工质流经回热器8和冷却器4逐步放热并降温，流经压缩机2升压升温，流经回热器8吸热升温，流经降压吸热器3降压吸热，流经膨胀机1降速降压并作功；热源介质通过降压吸热器3提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀机1输出的功提供给压缩机2和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
44.图5所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
45.(1)结构上，它主要由膨胀机、压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀机1有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经压缩机2与升压吸热器9连通，升压吸热器9还有循环工质通道与膨胀机1连通；升压吸热器9还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机1连接压缩机2并传输动力。
46.(2)流程上，膨胀机1排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经压缩机2升压升温，流经升压吸热器9升压吸热，流经膨胀机1降压并作功；热源介质通过升压吸热器9提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀机1输出的功提供给压缩机2和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
47.图6所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
48.(1)结构上，它主要由膨胀增速机、压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机6有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经压缩机2与升压吸热器9连通，升压吸热器9还有循环工质通道与膨胀增速机6连通；升压吸热器9还有热源介质通道
与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，膨胀增速机6连接压缩机2并传输动力。
49.(2)流程上，膨胀增速机6排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经压缩机2升压升温，流经升压吸热器9升压吸热，流经膨胀增速机6降压作功并增速；热源介质通过升压吸热器9提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀增速机6输出的功提供给压缩机2和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
50.图7所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
51.(1)结构上，它主要由膨胀增速机、双能压缩机、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机6有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经双能压缩机5与升压吸热器9连通，升压吸热器9还有循环工质通道与膨胀增速机6连通；升压吸热器9还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通，膨胀增速机6连接双能压缩机5并传输动力。
52.(2)流程上，膨胀增速机6排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经双能压缩机5升压升温并降速，流经升压吸热器9升压吸热，流经膨胀增速机6降压作功并增速；热源介质通过升压吸热器9提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀增速机6输出的功提供给双能压缩机5和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
53.图8所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
54.(1)结构上，它主要由膨胀增速机、扩压管、升压吸热器和冷却器所组成；膨胀增速机6有循环工质通道与冷却器4连通，冷却器4还有循环工质通道经扩压管7与升压吸热器9连通，升压吸热器9还有循环工质通道与膨胀增速机6连通；升压吸热器9还有热源介质通道与外部连通，冷却器4还有冷却介质通道与外部连通。
55.(2)流程上，膨胀增速机6排放的循环工质流经冷却器4放热降温，流经扩压管7降速升压，流经升压吸热器9升压吸热，流经膨胀增速机6降压作功并增速；热源介质通过升压吸热器9提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀增速机6输出的功提供给外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
56.图9所示的变压吸热气体动力装置是这样实现的：
57.(1)结构上，在图7所示的变压吸热气体动力装置中，增加回热器，将膨胀增速机6有循环工质通道与冷却器4连通调整为膨胀增速机6有循环工质通道经回热器8与冷却器4连通，将冷却器4有循环工质通道经双能压缩机5与升压吸热器9连通调整为冷却器4有循环工质通道经双能压缩机5和回热器8与升压吸热器9连通。
58.(2)流程上，膨胀增速机6排放的循环工质流经回热器8和冷却器4逐步放热并降温，流经双能压缩机5升压升温并降速，流经回热器8吸热升温，流经升压吸热器9升压吸热，流经膨胀增速机6降压作功并增速；热源介质通过升压吸热器9提供高温热负荷，冷却介质通过冷却器4带走低温热负荷，膨胀增速机6输出的功提供给双能压缩机5和外部作动力，形成变压吸热气体动力装置。
59.本发明技术可以实现的效果——本发明所提出的变压吸热气体动力装置，具有如下效果和优势：
60.(1)针对不同热源，循环工质变压吸热，灵活并有效降低吸热过程温差损失。
61.(2)提升吸热平均温度，有效提升装置热效率。
62.(3)提供多种部件组合，实现结构简单化，降低装置制造成本。
63.(4)提供多种技术方案，应对多种高温热资源与需求。
64.(5)技术措施简单，能够较为显著地提升热效率，有利于扩展气体动力装置的应用范围。