专利名称：工质能差动力循环及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力循环技术领域，准确说是一种工质能差动力循环及其装置。
已有的动力循环均符合卡诺循环原理。当热量由高温热源传向低温热源时产生动力，两个热源的状态均为平衡态。若以环境温度和空间为低温热源，那么，产生高温热源，必须要消耗大量的非再生能源。如现有的火力发电等，所消耗的大量能源则是煤。
本发明的目的是，根据非平衡态热力学理论，提供一种制冷制(以氨NH3为例)在远离平衡态的非平衡相变过程中，存在非线性动力学的循环及其装置，将普遍热转换为有用功，为今后的能源利用开辟了新的途径。
本发明的工质能差动力循环是高温高压过热蒸汽与多倍的常温下的干饱和蒸汽混合，合成的汽体，由于浓度增大，温度均匀，当混合比例达到规定值时，合成汽体的状态将形成非平衡态的高压干饱和蒸汽，进入涡轮机，产生动力。
本发明循环的实施，对照
图1做详细说明图1中a点的高温高压过热蒸汽在缩放形喷管内，按等温熵(ΔS＝0)规律产生超音速射流，即a—c—d过程，由于引射力的作用，有n倍的c点干饱和蒸汽与之混合，即c—d过程，即d点有(n＋1)倍的汽体存在。上述两股汽流以交换动能的形式进行充分的混合后，进入扩压装置时进行降速，混合气体的温度压力迅速回升。当速度降为零时，b点有 的汽体进入涡轮机，按等熵(ΔS＝0)规律产生动力或电力，即b—e过程。由涡轮机排出的乏汽再返回汽液共存的f—c过程，将余热对饱和液体加热，即e—f过程。另外，b点还有 的汽体将反馈至过热蒸汽发生器中去，产生过热蒸汽，以维持过热汽源。为此，由涡轮机输出的电力需进行合理的配电，一部分对外输出，一部分则需提供给过热蒸汽发生器，即b—a过程。
本发明循环过程的能量分配关系如下n=ha-hbhb-hc]]>混合比n与比容比N的关系应满足N=VcVb]]>即n≥N涡轮机产生动力WW＝n(hb－he)＝n(hc－he)＋n(hb－hc)因为，n(hb－hc)将反馈至过热蒸汽发生器，即b-a过程，故涡轮机的净功输出W′＝n(hc－he)本发明完成上述循环的装置是该装置有压力容器(19)和蒸发器(17)，饱和蒸汽输汽管(18)将压力容器，(19)和蒸发器(17)连结，压力容器(19)上安装的干饱和蒸汽输汽管(4)的另一端与引射器(3)相连，饱和蒸汽反馈管(9)分别与引射器(3)和涡轮机进汽管路(8)连接，引射器(3)内装有喷管(2)，引射器(3)的一端与混合器(5)相接，引射器(3)的另一端与过热蒸汽输气管(1)的一端相接，过热蒸汽输汽管(1)的另一端安装在过热蒸汽发生器(10)上，混合器(5)与喉管(6)连接，喉管(6)的另一端与扩压器(7)连接。扩压器(7)通过涡轮机进汽管路(8)与涡轮发电机(11)连接，涡轮发电机(11)通过排汽管(12)与蒸发器(17)联结。本发明循环装置中，喷管(2)的形状是，两圆锥小直径端相接，其相接处有一圆柱为过渡段。混合器(5)是圆锥形，大直径端与引射器(3)连接，小直径端与喉管(6)相接。扩压器(7)是圆锥形，其小直径端与喉管相接，大直径端与涡轮机进汽管路(8)相接。蒸发器(17)内、涡轮机排汽管(12)的一端，安装多孔余热加热器(13)。
附图2是本发明工质能差动力循环装置的示意图。
对照附图，对本发明的循环装置实施例，做进一步的说明附图2所示的本发明循环装置，有配电室(22)，过热蒸汽发生器(10)和涡轮发电机(11)分别与配电室(22)连接，过热蒸汽发生器(10)通过过热蒸汽输汽管(1)和高压饱和蒸汽反馈管(9)分别与引射器(3)和涡轮机进气管路(8)连接，过热蒸汽输汽管(1)与喷管(2)相接，喷管(2)安装在引射器(3)内，引射器(3)的一端与混合器(5)的大直径端连接，混合器(5)的小直径端与喉管(6)连接，喉管(6)的另一端与扩压器(7)的小直径端连接，扩压器(7)大直径端与涡轮机进汽管路(8)连接，进汽管路(8)与涡轮发电机(11)连接，涡轮发电机(11)通过排汽管(12)与蒸发器(17)连接，蒸发器(17)通过饱和蒸汽输气管(18)与压力容器(19)连接，压力容器(19)由干饱和蒸汽输汽管(4)与引射器(3)连接。本发明的循环工作过程是在过热蒸汽发生器(10)内装两种不同工质，使其产生高压汽体，该汽体经输汽管(1)送入喷管(2)内，在其内产生超音速射流，引射器(3)内就形成引射力。此时，严格控制干饱和蒸汽输汽管(4)的流量，使其按计算比例在混合器(5)内进行动能合成，当合成汽体通过喉管(6)进入扩压器(7)时，则降速升压，直至速度为零，此时涡轮机进汽管路(8)处的汽体压力高于过热蒸汽输汽管(1)的汽体压力。为此，涡轮机进汽管路(8)处的汽体将分成两路；一路进入涡轮发电机(11)，产生电力，由A、B、C电路输入配电室(22)进行电能量反馈与输出的比例分配，另一路汽体进入高压饱和蒸汽反馈管(9)，再至过热蒸汽发生器(10)加热补充过热蒸汽输汽管(1)的过热蒸汽源。涡轮发电机(11)排出的汽经涡轮机排汽管(12)进入多孔余热加热器(13)，对饱和液体(14)加热。热管(16)在极小的温差下大负荷传递热量，可以保证循环过程所需要的汽化潜热。设立压力容器(19)是为了提高饱和蒸汽(15)的干度。
本发明是以热力学发展的第三阶段理论为依据，针对现有热力循环进行改进的。由于本发明利用制冷剂在环境条件下的汽、液共存状态及干饱和汽相线的焓(h)与压力(p)温度(T)的非线性关系，使得远离平衡态得以实现，所以，本发明产生高温高压时，不需现有动力循环产生高温高压时所必消耗的大量能源。本发明的实施为人类能源利用开辟了新的途径。
权利要求
1.工质能差动力循环，其特征在于高温高压过热蒸汽与多倍的常温下的干饱和蒸汽混合，合成汽体，由于浓度增大，温度均匀，当混合比例达到规定值时，合成汽体的状态将形成非平衡态的高压干饱和蒸汽，进入涡轮机，产生动力。
2.工质能差动力循环装置，它有压力容器(19)和蒸发器(17)，其特征在于饱和蒸汽输汽管(18)将压力容器(19)和蒸发器(17)连结，压力容器(19)上安装的干饱和蒸汽输汽管(4)的另一端与引射器(3)相连，饱和蒸汽反馈管(9)分别与引射器(3)和涡轮机进汽管路(8)连接，引射器(3)内装有喷管(2)，引射器(3)的一端与混合器(5)相连，引射器(3)的另一端与过热蒸汽输汽管(1)的一端相接，过热蒸汽输汽管(1)的另一端安装在过热蒸汽发生器(10)上，混合器(5)与喉管(6)连接，喉管(6)的另一端与扩压器(7)连接，扩压器(7)通过涡轮机进汽管路(8)与涡轮发电机(11)连接，涡轮发电机(11)通过排汽管(12)与蒸发器(17)联结。
3.按照权利要求2所述的工质能差动力循环装置，其特征在于喷管(2)的形状是，两圆锥小直径端相接，其相接处有一圆柱为过渡段。
4.按照权利要求2所述的工质能差动力循环装置，其特征在于混合器(5)是圆锥形，大直径端与引射器(3)连接，小直径端与喉管(6)相接。
5.按照权利要求2所述的工质能差动力循环装置，其特征在于扩压器(7)是圆锥形，其小直径端与喉管(6)相接，大直径端与涡轮机进汽管路(8)相接。
6.按照权利要求2所述的工质能差动力循环装置，其特征在于蒸发器(17)内、涡轮机排汽管(12)的一端，安装多孔余热加热器(13)。
全文摘要
本发明涉及动力循环技术领域，准确说是一种工质能差动力循环及其装置。本发明的循环是高温高压过热蒸汽与多倍的常温下的干饱和蒸汽混合，合成的汽体，由于浓度增大，温度均匀，当混合比例适当时，合成汽体的状态将形成非平衡态的高压干饱和蒸汽，进入涡机产生动力。本发明是以热力学发展的第三阶段理论为依据，针对现有热力循环进行改进的。本发明的实施，为人类能源利用开辟了新的途径。
文档编号F03G7/00GK1123886SQ9511042
公开日1996年6月5日 申请日期1995年4月24日 优先权日1994年5月12日
发明者王杰, 吴健忠 申请人:王杰