[其他]第二类热动发动机

说明书

本发明属于热动原动动力机械，是一种低温差、低压差发动机，其理论根据是本人建立的“第二类热动发动机定律”（见所附论文），采用了二种现有实用技术，是具有首创性的组合发明。

现有的热动动力机械，即“第一类热动发动机”基本都是采用人工制造高温差的方法，通过热膨胀等来实现预定的机械运动。各种内燃机、活塞式蒸汽机、燃汽轮机等都属于第一类热动发动机。由于用人工制造高温差的方法因石油、煤炭的日趋贫乏和核技术的不成熟而受到很大的限制，同时，人工释放高热能又使环境温度大幅度上升，引起一系列公害，最终将威胁人类的生存和发展。

本发明的任务就是放弃采用人工制造高温差并通过一定方式做功实现预定机械运动这种“第一类热动发动机”的基本原理，根据“第二类热动发动机定律”，采用从一般环境等单一热源中吸收热能，通过内部变换而采用低温差，等比容压差移动做功的方法实现预定的机械运动，从而使以往的“不可再生能源”变成了“可再生能源”，并保护了自然生态环境。

本发明的典型实施例是机械式的，称为“机械式第二类热动发动机”，它采用了二种现有的实用技术，即全封闭蒸汽压缩式热泵技术和蒸汽汽轮发动机技术。

我们知道，目前实用的冷冻机，如使用氨制冷剂的工业冷冻机，可以在环境温度为30℃，蒸发温度为-15℃的情况下，使制冷系数达到4.8这样的水平，那么相应的热泵“制热系数”就可高达4.8+1＝5.8，如记入90%的机械效率则制热系数为5.2。汽轮机的单机效率一般可高达90%，由于在本实施例中，蒸汽在接近等比容状态的压差移动做功时，蒸汽温度由0开始最终要上升到0.75左右，所以取汽轮机单机效率为80%，用图解法（参见附图2和3），可算得此时可供汽轮机做功的能量占蒸汽所含可释放能量的73%，则实际热功转换效率为73%×80%，约为58%，加上液泵等附属设备最低可达到50%，如果用热泵为汽轮机供热，用汽轮机的输出动力的一部分为热泵提供动力，则有：

5.2×50%-1＝1.6

就是说可以从汽轮机输出轴上得到是热泵所需回授机械能的1.6倍的动力输出，可以用来发电或直接驱动船只（注：以上有关数据摘自农业出版社《制冷机的理论和性能》1982年出版）。

本实施例的工作热原理方框图见附图1。图中左半部的冷凝器、蒸发器是全封闭蒸汽压缩式热泵的主要工作部分;右半部的汽化器、液化器是汽轮机的重要热附属结构，使汽轮机的工质工作于全封闭循环状态，二者间以液泵相连;汽轮机和热泵间以一定的机械形式相连接，以提供动力。

附图1中的实线及箭头表示工质的运动路线与方向，虚线及箭头表示热量传输情况。可见，冷凝器和液化器是同一个热交换器（应与其它部分绝热）;蒸发器和汽化器是同一个热交换器，这个热交换器是整个实施发动机的吸热器，和外界热源如海水接触吸热，提供能源。应该注意的是，蒸发器必须先对液化器进行充分冷却，然后再从外界热源的那吸热，所以这个交换器是由机内和机外二部分构成的。

附图1中，Q₁、Q₂、Q₃是热泵每压缩单位质量的工质，热交换换器中发生热交换的值，A表示稳定工作时所输出的相应的机械能的值。设汽轮机的实际热功转换效率为α，热泵的“制热系数”为β，则有以下推导：

α= (Q₁-Q₂)/(Q₁) ①

β= (Q₁)/((Q₁-Q₂)-A) ②

解之，得关系式： (A)/((Q₁-Q₂)-A) =αβ-1③

式中的（Q₁-Q₂）-A为热泵所需回授的机械能，将α＝50%，β＝5.2代入③式得1.6与前面分析的相同。

根据能量守恒定律，A＝Q₃代入③式得：

αβ-1= (Q₃)/(Q₁-Q₂-Q₃) ④

④式的意义是：当实际上的αβ-1＞0时，说明Q₃＞0，整个发动极为吸热状态，可以自动工作;当αβ-1＜0时，说明Q₃＜0，发动机既使被启动机启动平稳了也不能自动工作;当αβ-1＝0时，为临界状态。