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太阳辐射能热机
申请号	CN201410115030.7	申请日	2014-03-26	公开(公告)号	CN104949382A	公开(公告)日	2015-09-30
申请人	邱纪林;			发明人	邱纪林;
摘要	太阳辐射能热机以二氧化碳为工质，通过膨胀原理对外做功、制冷，以太阳辐射能(大气、水系、浅地源温度 )加热工质，实现热机循环。太阳辐射能热机摆脱了传统热机对化石能源的依赖，是高效、经济利用太阳能的新方法。
权利要求	1.一种以二氧化碳为工质，通过膨胀原理，对外做功、制冷，利用太阳辐射能重新加热工质的热机。 2.根据权利要求1所述，热机的工质为二氧化碳。 3.根据权利要求2所述，二氧化碳工质在其三相点与临界点之间循环运行。
说明书全文	太阳辐射能热机技术领域 [0001] 本发明涉及一种以二氧化碳为工质，通过膨胀发电制冷，有效利用太阳辐射能的方法。背景技术 [0002] 近年来，由于世界人口剧增，工业发展迅速，煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳远超历史水平，严重破坏了地球亿万年来保持的碳平衡。大气中二氧化碳含量每增加1倍，全球气温将升高3℃～5℃，气候变暖导致自然灾害加剧，两极冰川融化，海平面升高，对人类生存和繁衍构成严重的挑战。 [0003] 1980年全球二氧化碳排放量为50亿吨，2004年超过73亿吨。2008年，中国碳排放超过美国，成为全球排放最大的国家，这与我国以燃煤为主的能源结构有关。我们面临的困境是，到目前为止，所有新能源一直没有革命性的突破；包括光伏和风电技术，效率低，成本远超火电，只能依靠政府补贴生存。 [0004] 太阳辐射能量巨大，人类目前每年能源消费总和只相当于40分钟内太阳照射到地球的能量。目前利用太阳能的光伏发电效率低，只有12％，每天工作8个小时，晚上无法工作。太阳辐射除大气散射、空中云层吸收等流失外，50％左右是被浅层土壤、水系和大气接收，其蕴藏量巨大。不过太阳辐射能品位低，需要找到一种能够用低品位热做功的热机。 [0005] 本发明是一种以二氧化碳为工质，通过膨胀对外做功、制冷，利用太阳辐射能(大气、水系、地源温度)加热工质，实现热机循环运行的方法。发明内容 [0006] 太阳辐射能热机由膨胀、压缩、热交换三部分组成，其循环运行过程如下： [0007] 换热器中的高压液相工质经膨胀机绝热膨胀对外做功，消耗气体工质内能，自身变冷。根据能量转换和守恒定律，气体进行绝热膨张对外作功时，气体能量焓值减少，从而使气体本身强烈冷却，达到制冷目的。膨胀机的制冷量等于气体在膨胀过程减小的焓值。 [0008] 低温工质经压缩机进入换热器。 [0009] 在换热器中，工质气液相做相间质量传递并从外界环境温度吸热，工质温度低于临界点。 [0010] 液相工质再次膨胀，进入下一循环。 [0011] 太阳辐射能热机的工作原理同火力发电是一致的。火力发电过程，水被加热为蒸汽，气体体积膨胀推动发电机工作。由于工质是水，工作温度必须在100度以上，这就需要外来能源(煤、油、天然气等)加热，热机做功后的乏汽再利用大气环境冷却还原为水。太阳辐射能热机采用二氧化碳为工质，工作温度可以降到大气环境温度以下，可以利用太阳辐射能加热，通过膨胀释放能量来冷却工质。 [0012] 二氧化碳临界温度低(31.1℃)，临界压力高(7.3Mpa)。从三相点的-56.6℃(0.57兆帕)到临界温度31.1℃(7.3兆帕)，87℃温差下压力提升12.8倍。水的临界温度为

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