混合膨胀热力循环与混合膨胀热动装置的制作方法

：本发明属于热力学与热动。

背景技术

0、背景技术：

1、动力或电力需求，为人类生活与生产领域的基本需求；其中，将燃料的化学能通过燃烧转换为热能，进而将热能转换为机械能，是向人类提供动力或电力的重要手段。

2、受工作原理、工质性质、材料性质和安全性等因素所限制，以工业余热为代表的常规热资源的动力应用价值有待提高，光热、核能的动力应用过程存在温差不可逆损失，燃料的燃烧过程存在温差不可逆损失；一般情况下，热源温度越高，温差不可逆损失越大。

3、作为能源动力领域核心装置之一的内燃动力装置，其工作循环为奥托循环、狄塞尔循环及其衍生循环等；这些循环的主要问题有：(1)循环的加热过程全部为变温过程，极限参数(最高温度、最高压力等)较为苛刻，进一步提升有难度，同时会导致较高的散热损失、机械损失和污染物排放；(2)放热过程温度过高，排气能量损失过大；(3)难以采用回热；(4)循环性能对工质物性(绝热指数)依赖大。

4、针对上述问题，本着简单、主动、安全、高效地利用能源获得动力的原则，本发明给出混合膨胀热力循环、单能源驱动的混合膨胀热动装置和双能源驱动的混合膨胀热动装置。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明主要目的是要提供混合膨胀热力循环与混合膨胀热动装置，具体技术实现要素：阐述如下：

2、1.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源和低温热源之间，并依序进行的七个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向低温热源放热过程71——组成的闭合过程12345671；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

3、2.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源和低温热源之间，并依序进行的七个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向低温热源放热过程71——组成的闭合过程12345671中，取消向低温热源放热过程71之后形成的非闭合过程1234567；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

4、3.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的八个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向中温热源放热过程78，向低温热源放热过程81——组成的闭合过程123456781；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

5、4.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的八个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向中温热源放热过程78，向低温热源放热过程81——组成的闭合过程123456781中，取消向低温热源放热过程81之后形成的非闭合过程12345678；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

6、5.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器和混合膨胀机所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机连通，外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通，混合膨胀机还有燃气通道经回热器与外部连通；混合膨胀机连接压缩机并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

7、6.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器、混合膨胀机和供热器所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机连通，外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通，混合膨胀机还有燃气通道经回热器和供热器与外部连通；供热器还有被加热介质通道与外部连通，混合膨胀机连接压缩机并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

8、7.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器、混合膨胀机、膨胀机和第二回热器所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机连通，外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有中压空气通道经第二回热器和膨胀机与外部连通，压缩机还有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通，混合膨胀机还有燃气通道经回热器和第二回热器与外部连通；混合膨胀机连接压缩机并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

9、8.混合膨胀热动装置，是在第5-7项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加热源热交换器，将压缩机有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通调整为压缩机有压缩空气通道经回热器和热源热交换器与混合膨胀机连通，热源热交换器还有热源介质通道与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

10、9.混合膨胀热动装置，是在第5-7项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，将外部有燃料通道与混合膨胀机连通变更为外部有高品位燃料通道与混合膨胀机连通，增加燃烧室，将压缩机有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通调整为压缩机有压缩空气通道经回热器与燃烧室连通，燃烧室还有燃气通道与混合膨胀机连通，外部有低品位燃料通道与燃烧室连通，形成混合膨胀热动装置。

11、10.混合膨胀热动装置，是在第5-7项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，将外部有燃料通道与混合膨胀机连通变更为外部有高品位燃料通道与混合膨胀机连通，增加加热炉和热源回热器，将压缩机有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通调整为压缩机有压缩空气通道经回热器和加热炉与混合膨胀机连通，外部有低品位燃料通道与加热炉连通，外部有空气通道经热源回热器与加热炉连通，加热炉还有燃气通道经热源回热器与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

12、11.混合膨胀热动装置，是在第5-7项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加核反应堆，将压缩机有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通调整为压缩机有压缩空气通道经回热器和核反应堆与混合膨胀机连通，形成混合膨胀热动装置。

13、12.混合膨胀热动装置，是在第5-7项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加太阳能集热系统，将压缩机有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通调整为压缩机有压缩空气通道经回热器和太阳能集热系统与混合膨胀机连通，形成混合膨胀热动装置。

14、13.混合膨胀热动装置，是在第5-12项所述的任一一款混合膨胀热动装置中，混合膨胀机增设冷却介质通道与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

技术特征：

1.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源和低温热源之间，并依序进行的七个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向低温热源放热过程71——组成的闭合过程12345671；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

2.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源和低温热源之间，并依序进行的七个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向低温热源放热过程71——组成的闭合过程12345671中，取消向低温热源放热过程71之后形成的非闭合过程1234567；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

3.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的八个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向中温热源放热过程78，向低温热源放热过程81——组成的闭合过程123456781；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

4.混合膨胀热力循环，是工作于高温热源、中温热源和低温热源之间，并依序进行的八个热力过程——工质自低温开始的升压过程12，自工质吸热升温过程23，吸热升温过程34，定温吸热过程45，降压过程56，向工质放热过程67，向中温热源放热过程78，向低温热源放热过程81——组成的闭合过程123456781中，取消向低温热源放热过程81之后形成的非闭合过程12345678；其中，67过程的放热用于满足23过程的吸热。

5.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器和混合膨胀机所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机(3)连通，外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通，混合膨胀机(3)还有燃气通道经回热器(2)与外部连通；混合膨胀机(3)连接压缩机(1)并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

6.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器、混合膨胀机和供热器所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机(3)连通，外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通，混合膨胀机(3)还有燃气通道经回热器(2)和供热器(4)与外部连通；供热器(4)还有被加热介质通道与外部连通，混合膨胀机(3)连接压缩机(1)并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

7.混合膨胀热动装置，主要由压缩机、回热器、混合膨胀机、膨胀机和第二回热器所组成；外部有燃料通道与混合膨胀机(3)连通，外部有空气通道与压缩机(1)连通，压缩机(1)还有中压空气通道经第二回热器(5)和膨胀机(6)与外部连通，压缩机(1)还有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通，混合膨胀机(3)还有燃气通道经回热器(2)和第二回热器(5)与外部连通；混合膨胀机(3)连接压缩机(1)并传输动力，形成混合膨胀热动装置。

8.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-7所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加热源热交换器，将压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通调整为压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)和热源热交换器(7)与混合膨胀机(3)连通，热源热交换器(6)还有热源介质通道与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

9.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-7所述的任一一款混合膨胀热动装置中，将外部有燃料通道与混合膨胀机(3)连通变更为外部有高品位燃料通道与混合膨胀机(3)连通，增加燃烧室，将压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通调整为压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与燃烧室(8)连通，燃烧室(8)还有燃气通道与混合膨胀机(3)连通，外部有低品位燃料通道与燃烧室(8)连通，形成混合膨胀热动装置。

10.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-7所述的任一一款混合膨胀热动装置中，将外部有燃料通道与混合膨胀机(3)连通变更为外部有高品位燃料通道与混合膨胀机(3)连通，增加加热炉和热源回热器，将压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通调整为压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)和加热炉(9)与混合膨胀机(3)连通，外部有低品位燃料通道与加热炉(9)连通，外部有空气通道经热源回热器(10)与加热炉(9)连通，加热炉(9)还有燃气通道经热源回热器(10)与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

11.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-7所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加核反应堆，将压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通调整为压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)和核反应堆(11)与混合膨胀机(3)连通，形成混合膨胀热动装置。

12.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-7所述的任一一款混合膨胀热动装置中，增加太阳能集热系统，将压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)与混合膨胀机(3)连通调整为压缩机(1)有压缩空气通道经回热器(2)和太阳能集热系统(12)与混合膨胀机(3)连通，形成混合膨胀热动装置。

13.混合膨胀热动装置，是在权利要求5-12所述的任一一款混合膨胀热动装置中，混合膨胀机(3)增设冷却介质通道与外部连通，形成混合膨胀热动装置。

技术总结本发明提供混合膨胀热力循环与混合膨胀热动装置，属于热力学与热动技术领域。外部有燃料通道与混合膨胀机连通，外部有空气通道与压缩机连通，压缩机还有压缩空气通道经回热器与混合膨胀机连通，混合膨胀机还有燃气通道经回热器与外部连通；混合膨胀机连接压缩机并传输动力，形成混合膨胀热动装置。技术研发人员：李鸿瑞,李华玉受保护的技术使用者：李华玉技术研发日：技术公布日：2024/7/11