[发明专利]基于工质循环合成的热能转换装置

说明书

本发明提供了一种基于工质循环合成的热能转换装置，通过管路连接的反应器、动力器、回收器；所述反应器和所述动力器上均设置有热源接口；所述热源接口与外部热源连接；其中，所述动力器中的工质在外部热源的作用下发生化学反应，得到反应物，所述反应物推动活塞或者透平做功；所述动力器中的反应物经过管道被回收器回收，得到回收物；所述回收物经由管道进入所述反应器，在外部热源作用下，所述回收物被重新合成工质；所述反应器将合成的工质通过管道输送至所述动力器中。本发明中的装置结构尺寸小，热能利用率高。

技术领域

本发明涉及动力工程技术领域，具体地，涉及基于工质循环合成的热能转换装置。

背景技术

热能是化学能及原子能等能量外放的重要表现方式。对于众多工业机械来说，需要使用的是电能、机械能等，热能无法直接利用。

目前，热能到其它能量的转换方式有多种多样。如热能到电能，可利用某些材料的热电效应，直接发电。热能转化为机械能有多种实现方式，包括蒸汽机、汽轮机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机等形式。利用内燃机转换为机械能，是热能到机械能的重要转换方式。这类转换方式中，首先将目标气体加热，气体膨胀后推动活塞做功，然后将膨胀后的气体释放出去。

虽然，单以热能到机械能的转换方式而言，不同转换方式具有不同特点。但是，涡轮系统对设备精度要求高，制造成本高，且设备尺寸大，因此使用的推广难度较大。引擎系统具有推力大的特点，但能量利用效率较低，产生的废热较多；另外，引擎系统的功率与外界环境压力相关，在真空中使用效率最高。内燃机系统成本相对较低，但同样热效率较低；此外，内燃机系统还需要外部环境提供工质——氧气参与，方能够正常运行。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于工质循环合成的热能转换装置。

根据本发明提供的一种基于工质循环合成的热能转换装置，包括：通过管路连接的反应器、动力器、回收器；所述反应器和所述动力器上均设置有热源接口；所述热源接口与外部热源连接；其中，

所述动力器中的工质在外部热源的作用下发生化学反应，得到反应物，所述反应物推动所述动力器中的运动机构做功；所述动力器中的反应物经过管道被回收器回收，得到回收物；所述回收物经由管道进入所述反应器，在外部热源作用下，所述回收物被重新合成工质；所述反应器将合成的工质通过管道输送至所述动力器中。

可选地，还包括：控制器，以及安装在所述动力器、所述回收器、所述反应器上的传感器；所述传感器用于采集所述动力器、所述回收器、所述反应器的温度数据和压力数据，并将所述温度数据和所述压力数据发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述温度数据和所述压力数据，控制所述动力器、所述回收器、所述反应器上的阀门开度。

可选地，还包括：散热管路，所述散热管路的高温端与所述反应器、所述动力器接触连接；所述散热管路的低温端与所述回收器接触连接。

可选地，所述动力器中的运动机构包括以下任一形式：

活塞机构；

透平机构；

涡轮机构。

可选地，所述工质包括：NH₄NO₃或者NH₄F；

当所述动力器中的工质在外部热源的作用下发生化学反应，生成气体；气体膨胀推动所述动力器中的运动机构做功。

可选地，所述反应器包括：壳体、反应室和分离器；所述反应室和分离器位于所述壳体内；所述壳体上设置有热源接口，所述热源接口与所述反应室外围的热管连接；所述分离器位于所述反应室的一侧用于过滤和收集反应生成的工质。