[实用新型]传统活塞单热源闭合循环发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及热能与动力领域，尤其是一种传统活塞单热源闭合循环发动机。

背景技术

根据热力学的基本定律，热机必须需要两个不同温度的热源。世界上所有热机都是以环境作为低温热源或自造高于环境温度的热源作为低温热源，而通过燃烧燃料或通过太阳能构建温度高于环境的高温热源，为此，人类消耗了大量能源，也对环境造成了严重污染。如果能够实用新型一种以环境作为高温热源和/或以低品位热源（如海水、地热、尾气、工厂余热以及太阳能集热系统等）为高温热源，并通过内部系统构造一个温度低于环境和低品位热源温度的低温热源的发动机，将具有划时代的意义。

实用新型内容

要想利用环境或低品位热源作为高温热源，在发动机系统内构建一个低温热源，唯一的方法就是将来自于环境的气体、或将来自于低品位热源的气体、或将在环境中吸热的气体、或将在低品位热源中吸热的气体进行绝热深度压缩或进行近似绝热深度压缩，在深度压缩过程中被压缩的气体的压力和温度均大幅度提高，向被深度压缩的气体内混入液体（含临界状态），液体与气体发生传热相变成气体，使压力升高、温度小幅升高或不升高或下降，然后进行绝热膨胀作功，膨胀作功的量大于压缩过程的功耗，所以系统可以对外输出动力，作功完了时的气体温度下降到低于压缩前的温度，这样就构建了一个新的低温热源。如果从表面上看，这个过程违反了热力学的相关定律，但是详细分析，可知在向高温高压气体内混入液体（含临界状态）时，压力会大幅升高，压力的升高会导致膨胀作功完了时的气体温度大幅下降，这一过程的实质是利用了传质过程和传热过程的互换，用传质过程替换了传热过程，从而实现了构建低温热源的目的。

向被深度压缩的气体内混入液体（含临界状态）的量应满足液体气化后气相总摩尔数n、温度T和气体常数R的乘积大于混入液体前的此乘积。在向被深度压缩的气体内混入液体（含临界状态）的过程中，应尽可能维持恒容状态。

为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

一种传统活塞单热源闭合循环发动机，包括气缸和活塞，所述活塞设置在所述气缸内，在所述气缸的缸盖上设进气口，在所述进气口处设进气门，在所述气缸的缸盖上设排气口，在所述排气口处设排气门，所述进气口和所述排气口经进排连通通道连通，在所述进排连通通道上设气体工质吸热环境加热器，在所述进排连通通道与所述排气口的连通处设气液分离器，所述气液分离器的液体出口经液体工质高压回送系统与所述气缸连通，所述进气门、所述排气门和所述液体工质高压回送系统受过程控制机构控制，实现当气体工质在所述气缸内被深度压缩后的温度和压力大幅度提高时，所述液体工质高压回送系统将液体工质回送到所述气缸内，所述液体工质与所述气体工质混合受热气化使压力进一步提高，推动所述活塞下行作功，所述活塞下行作功的量大于所述气体工质被深度压缩过程所需要的功，所述活塞对系统外作功，膨胀作功后的所述气体工质的温度降低到低于所述气体工质被压缩前的温度，降温后的所述气体工质在所述活塞上行时经所述排气门被排入所述气体工质吸热环境加热器内自身吸热升温后，在所述活塞下行时，经所述进气门被吸入所述气缸内，当所述活塞上行时所述气体工质再次被深度压缩进入下一个循环。

在所述液体工质的流通通道上设液体工质吸热环境加热器。

在气体工质吸热环境加热器和所述进气口之间的进排连通通道上设气体工质吸热低品位热源加热器。

在所述液体工质吸热环境加热器之后的所述液体工质的流通通道上设液体工质吸热低品位热源加热器。

本实用新型所公开的传统活塞单热源闭合循环发动机中的所谓深度压缩是指在压缩冲程完了时的压力大于等于3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa。