[发明专利]空气分流热力机

说明书

技术领域

本发明涉及使用空气作为工作介质，使用分流技术，得到高效稳定的热转换。并可以利用并联技术实现任意数量的空气分流热力机机械能的集中输出。可以广泛的应用于各种热能向机械能转换的领域。

背景技术

目前，各种热力机广泛应用于各个领域，提供动力。但转换效率不高，对燃料的要求较高。特别是在利用太阳能，低热值的植物固体燃料等方面，缺少一种能稳定工作，同时又能高效转化的热力机。以空气作为工作介质，理论上可以得到较高的热效率，但进气的温度T1和加热后的温度T2的波动会直接影响到热力机的工作稳定性。

发明内容

本技术由压缩机A，升温器B，膨胀机C组成主系统。由动力机D，启动压缩机E组成外系统。

将温度为T1的空气通过压缩机A压缩后，输往升温器B升温，在升温器B前(F1处)或升温器B后(F2处)将压缩的空气分流，分成两部分。一部分通过管道输往动力机D，动力机D则利用这部分压缩空气膨胀对外做功，转换为机械能输出，这部分压缩空气的量是变动的。另一部分加热后的空气则进入膨胀机C，膨胀机C利用这部分压缩空气膨胀对外做功，带动压缩机A压缩空气，剩余机械能被输出。

本发明的有益效果是：

①因为外界的空气温度T1随着四季的变化波动很大，又因为升温后的空气温度T2随着升温情况的变化波动也很大，这将直接导致主系统内的压强波动很大，直接影响到膨胀机C的工作稳定性。而使用了外系统的分流，通过调节分流量的多少可以很简单，可靠，快速的调节系统内的压强，使压强维持在一个定值。这样就保持了主系统的稳定工作。使T1和T2可以在很大的温度范围内波动，这使得以空气作为工作介质的热力机具有了实际应用的价值。

②可以将任意数量的主系统通过将其分流出的压缩空气用管道连通的方式将它们并联。而共用一个外系统，这样就大大降低了生产成本。而且每一个主系统都是独立的，一旦一个主系统发生故障，只要将其切断后便可维修。并不影响整个系统工作，这就简化了整个系统的维护。

③本发明可以通过主系统，也可以通过外系统输出机械能。一般情况下以主系统中膨胀机C利用压缩空气膨胀对外做功，在减去带动压缩机A压缩空气的能量消耗后，剩余的机械能为主要输出方式；而动力机D以调节主系统内压强为主。但当T1，T2的波动较大，或并联的主系统非常分散，又希望机械能的输出可以集中时。本发明提供了以外系统的动力机D将整个并联系统主要的机械能集中输出；而主系统中的膨胀机C则以带动压缩机A维持主系统运行为主，这种运行方式在利用太阳能发电等方面具有重要意义。

④静止时膨胀机C处在进气状态，在启动时，可先通过启动压缩机E将整个系统加压到工作压强。随后主系统便自动开始工作，启动压缩机E便可停止工作。这样启动就非常方便。

⑤升温器B根据热源的不同，可以利用太阳能加热；也可以利用固体，液体，气体燃料在系统外燃烧后通过换热的方式加热系统内的压缩空气；也可将液体或气体燃料加压后加热到燃点以上喷入到系统内直接和压缩空气燃烧，使压缩空气温度上升。

⑥整个系统以空气作为工作介质，对密封性的要求不高，制造成本较低。空气获取容易，减少了使用的限制。

附图说明

A：压缩机，B：升温器，C：膨胀机，D：动力机，E：启动压缩机

图1：是“在升温器B前(F1处)将压缩的空气分流”方式的整个系统工作流程图。将温度为T1的空气通过压缩机A压缩后，输往升温器B升温，在升温器B前(F1处)将压缩的空气分流，分成两部分。一部分通过管道输往动力机D，动力机D则利用这部分压缩空气膨胀对外做功，转换为机械能输出，这部分压缩空气的量是变动的。另一部分输往升温器B升温后进入膨胀机C，膨胀机C利用这部分压缩空气膨胀对外做功，带动压缩机A压缩空气，剩余机械能被输出。

图2：是“在升温器B后(F2处)将压缩的空气分流”方式的整个系统工作流程图。将温度为T1的空气通过压缩机A压缩后，输往升温器B升温，在升温器B后(F2处)将压缩的空气分流，分成两部分。一部分通过管道输往动力机D，动力机D则利用这部分压缩空气膨胀对外做功，转换为机械能输出，这部分压缩空气的量是变动的。另一部分加热后的空气则进入膨胀机C，膨胀机C利用这部分压缩空气膨胀对外做功，带动压缩机A压缩空气，剩余机械能被输出。

具体实施方式

整个系统由压缩机A，升温器B，膨胀机C组成的主系统；和由动力机D，启动压缩机E组成的外系统组成。整个系统可以有任意数量的主系统通过将其分流出的压缩空气用管道连通的方式将它们并联。