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压反内能动技术

阅读:427发布:2023-03-06

专利汇可以提供压反内能动技术专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种涉及当代动 力 更新摆脱 能源 依赖的动力系统,它大可作为 发电厂 主机动力,广可作为各种车船机的驱动动力,它的主要设备是气体 压缩机 1和气体动力机2,用管路3、4连成一个回路,供气体循环流动,机1对气体加压,压力气在机2中做功,机2向外输出动力。在有形动力系统中存在一个无形动力系统,无形动力系统附在有形动力系统中做功,无形动力系统的热内能产生在管3中,被机2输送出去,为本技术获取的净 能量 。它的原理是:气体压缩时,热量集聚, 温度 升高,产生热内能,机1并未因热内能的产生多投入能量,热内能白得。,下面是压反内能动技术专利的具体信息内容。

1.一种动系统,它是由气体压缩机、高压管路、气体动力机、低压管路依次连成一个回路,气体可循环流动,气体压缩机由外力驱动压气,气体动力机转换压力气能向外输出动力,其特征是:输出功率大于驱动功率,二项之差为本系统获取的能量
2.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:有形动力系统中存在着一个无形动力系统,无形动力系统获取的能量是气体的热内能,热内能产生在高压管路中,通过气体动力机时做功相当增加一台无形气体压缩机,无形气体压缩机、热内能和气体动力机容量增大部分组成无形动力系统,有形气体压缩机投入能量又以气体动力机输出能量形式收回,其实质是无形动力系统借用有形气体压缩机产生热内能,又借用有形动力机将热内能转换为机械能输送出去。
3.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:对气体的加热方式为集聚式,通过压缩
3
机在压缩气体过程同时完成,计量单位为热密度(卡/米 ),热量来自系统内气体含的热量,集聚加热法对热量反复多次使用。
4.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:集聚的热造成温度升高,带来热内能的产生,由于热内能产生滞后气体压缩过程,气体压缩机并未多投入能量,热无质量,压缩机压缩热也未多投入能量,热内能白得。
5.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:若工质选空气,开敞式运行,气体压缩机自大气吸气,气体动力机出来的气体又排入大气,为本动力系统一个特例。
6.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:压力气除直接引入气体动力机做功外,还可以通过能量转换机构将气体转换为的压力能,令水进入水轮机做功。
7.根据权利要求1所述的动力系统,其特征是:能量传递机构除传递能量之外还有第二个作用,可以使气体压缩机的投入能量减少一半,提高动力系统效率。

说明书全文

压反内能动技术

[0001] 本发明涉及当代动力更新摆脱能(资)源依赖的一种动力技术,它以一种深层次气体热流量可持续作功的内能为能源.它大可用到电厂发电,广可用到各种车船机的驱动,小可组成微小型发电机组.当为第三代动力技术.
[0002] 目前已有动力可概括为热源的汽轮机内燃机以及非热源的轮机三大动力,三大动力当前都饱受着能(资)源和环境问题的困扰,制约着发展,尚无新动力出现,动力的主力汽轮机和内燃机由于严重污染环境,迫切需要新型动力顶替,二的排放已成为人类生存的一大隐患.汽轮机是把他物燃烧变来的水蒸汽热内能变为旋转机械能,内燃机是把他物在机体内燃烧的气体热内能经推动活塞或轮叶变为旋转机械能,二机作功后的蒸汽和燃烧气的余热均排到机外不再用,内燃机废气较大的压力也随之排掉不再用,余热余压的排出是造成二机效率低下的主要原因.已有热动力技术没有在重复利用上下功夫.不研究具有压力的气体,只研究寻找具有发热能力的物质,认定就一种利用模式,已有热力学对热的利用也只限于一次性原始利用模式,一次性利用模式已经纳入国际单位换算标-2准.1KW=23.89×10 Kcal/s,把热量看成能,热力学研究范围本应到压力气体终止,压力能如何转变为机械能是流体力学研究范围,可目前热动力仍以热本位理论代替着流体力学理论统领热动力全过程,一次性利用导致视热为能和热本位理论出现,在一定程度影响热动力发展。
[0003] 当前,用于动力的热源紧张,是热动力发展和存在的主要技术矛盾,地球上量大的已有热源已逼近枯竭,原油炭价格猛长(近日金融危急价跌是暂时的),热源问题的解决是世界各国当务之急。出路何在?靠发展核动力取代不了热动力,靠开发其他几种(能等)小散储量能源根本无法顶替现有庞大的热动力,核动力资源更受到限制,还存在一个无法估量的安全问题,最有效的解决办法是落实气体热内能的含义,在科学的含义基础上开发新的动力系统,必须跳出一次性利用热本位理论,在现有可行技术基础之上进行开发。
[0004] 压反内能动力技术当今各国没见有人提出。
[0005] 三大动力之一的水轮机在动力界一直是给旁路化的一种动力,在本动力系统除它高效率的本体外,是它带来一个具有增效一倍的能量传递机构,使它的位置高过汽轮机。
[0006] 本发明的目的是提供一种不受能(资)源环境制约,无污染高效理想的动力技术,为实现目的本发明采用的能源是压缩气体的热内能。热内能的取得不燃烧不排放,不存在污染环境问题,热内能可在压缩气体过程中取得,不存在资源有限枯竭问题。本技术的封闭内循环,动力系统使气体的热膨胀产生一大股热流量加以利用。并在能量获取中达到一个高量比,非常理想。
[0007] 本动力技术是一组合动力系统,尽量由目前已有的成熟技术设备组合,暂时无相组的理想技术设备留待之后开发集成。本发明的目的是这样实现的:气体压缩机、高压管路、气体动力机、低压管路依次组成一个气体流道回路,气体在流道内循环流动,气体压缩机对气体加压,压力气经高压管路到气体动力机作功,作功后的气体经低压管路又回到气体压缩机。外力驱动气体压缩机,气体动力机向外输出动力,动力机输出的功率大于气体压缩机投入功率。
[0008] 本技术的奥秘是:在上述有形动力系统中存在着一个无形动力系统。图1气体动力机2输出的功率比气体压缩机1驱动功率多出的功率便是无形动力系统的输出功率,它的能量来自于气体的热内能,相当有形动力系统中存在着一台无形气体压缩机把它产生,热内能表现为热流量Qt,,Qt具有压力P,可在气体动力机作功。无形气体压缩机、热内能、气体动力机容量增大的部分组成一套无形动力系统。无形动力系统输出的功率是本技术获取的净能量,热内能是本技术找到的新能源。图1是基于两个发现[注1],为获取新能源创立的一个动力系统。图1管3中压力气的热内能来自于气体的热膨胀,气体被压缩体积变小,,热含量(卡数)未变,相当热量集聚。热量集聚,热密度增加,温度升高,而产生热内能。热内能的产生是继气体压缩、温度升高之后的第三个过程,它的产生全过程滞后于气体压缩过程,有形气体压缩机投入能量未包括产生的热内能,热无质量,气体压缩机聚热也未因它多投入能量。滞后现象的发现非常重要,因为滞后,热内能就可白得。这一事实已被目前在生产的气体压缩机实践所证明,凡气体质量较轻的气体压缩机,凡压力较大的气体压缩机,其产生的压力气可作功的压力能均大于压缩机的投入能量,可大到30倍[注2]。气体压缩机的第2个作用是集聚热量。聚热作用使它相当目前已有热动力锅炉燃烧室产生热量的作用。已有热动力加热采用的是过热法,对热的衡量单位是卡/秒,聚热法对热的衡3
量单位是卡/M,两种单位含义不同,但加热效果一样,最后以工质的温度升高为准。可两法对热的使用特点:一个是反复多次使用,一个是只用一次;一个是不用资源,一个是极大浪费资源;一个是不燃不排,一个是产生太多的二氧化碳。热可集聚原理带来开发新能源的新机理,没必要燃烧它物产生蒸汽或燃烧气,干脆选择较轻的气体作工质,直接用压力较高的压缩机加压产生压力气,省略已有热动力的燃烧、热传导、含热质采练等一系列复杂过程。本能源无成本,随用随取,不用储存。图1初进入压缩机的气体温度都为常温,绝对温度是从-237℃算起,常温已有很大热量。图1系统靠常温可启动,管4中温度很快会达到t1值。管3中的热大部分来于集聚,少部分是气体受压分子重新排列磨擦生的热,启动时磨擦热先用于升高管4中气体温度t1值,正常运行用于抵销全系统热散失,在计算中把N1如数减去,热散失包括在N1中。新能源的能量计算公式是:
[0009] N=QtP/102
[0010] Nt=N2-N1 (1)
[0011] 可否作到N2-N1≥Nt,实际操作完全可以做到,办法一是N1值要小,二是N2值要大,N1计算公式为:
[0012]
[0013] 现已知的40多种气体分子量从2-137,选较轻的气体作工质可以降低N1值,N2的计算式:
[0014]
[0015] 选p值较大的气体压缩机N2值更可以作到最大。
[0016] 本动力系统动力质热量经动力机时并未随动力传递出去,仍原值(卡数)保留在工质中,只是因体积变大热密度减小,从动力机出来的气体温度降为t1,热总量未少,同样,已有热动力动力质的热量也未随动力传递出去,仍保留在作功后的工质中,也因体积变大,热密度减小,致使温度降低。因此,推导出:热不是能是势[注3]。热是势是个新概念,本技术的热内能不是热转化来的是来自于气体内能。气体在热势的作用下又有可作功的条件才有能,称热内能,有势无作功可能则没有能,称热内力。气体因热产生内力现象是热势作用的结果,势应该是一种形式的力,不是能,这是对热深层次的理解。热势是定量热使寄体形成的一种物理状态,在对应的物理状态有对应的热内力[注4]。本动力系统工质因热而产生的膨胀流量称热流量。本动力系统的热内能是热流量可作功的能力,是动力系统为其形成了热势又创造了热流量可作功的条件。本技术的压,指压缩机的压,反指内压力的产生,内能指热流量可作功的能力。压反内能动力实际是一个无形动力。本动力系统反复多次使用热量解决了当前热动力燃料的枯竭问题,不燃烧不排放解决了当前热动力的污染问题,,气体压缩机和气体动力机的效率均在90%以上, 可达54[注2],称得上理想,达到本发明目的。本技术是建立在新热定义之上的一项新技术。
[0017] 本技术的新概念是:温度升高使气体流量产生热增量,决定热内能大小的指标是热密度(千卡/米3),不是热流量(千卡/秒)。
[0018] 本技术的新机理是:动力系统内的气体和它所含热的总量均不变,而是反复加压、聚热,连续使用。不是只用一次就排出。
[0019] 本技术的新材料是:轻质气体,多种任选。
[0020] 本技术的新颖之处是:用气体的压缩特性:“压缩带来温升”代替能源一词所指的燃料物质,用压缩机代替燃烧设备和燃质采炼运筹多种设备。
[0021] 本技术新的循环形式是:工质和热均在动力系统内封闭循环运动,造就一个热内能产生利用过程,构成一个典型的完整的热内能、热内力循环。
[0022] 本技术的突破口是:发现气体压缩具有聚热作用,这种对热的新利用方式将会带来开发气体热内能的技术革命。
[0023] 由于采用上述方案,余热、余压全部保留在气体中可持续使用,从环保度从能源角度真可谓理想。能量采集简单,只用气体压缩机压缩气体。采用目前在用的成熟技术设备,可上见效。使一件几乎不可能的事(不用燃料的动力)变为可能。有益效果有三:
[0024] 1、从技术上消除了已有“能源”的枯竭问题,气体内能足可以满足人类对能源的大量需求,就地需求,长久需求。
[0025] 2、从技术上消除了已有动力对人类生存环境的破坏。
[0026] 3、动力成本低廉。
[0027] 下面结合附图实施例对本发明进一步说明。
[0028] 图1是本发明动力系统构造图。第1实施例
[0029] 图2是本发明动力系统原理图。
[0030] 图3是本发明动力系统控制原理图。
[0031] 图4是本发明动力系统气体压缩机性能图。
[0032] 图5是本发明动力系统热内能产生解析图。
[0033] 图6是本发明动力系统开敞式运行图(特例)。
[0034] 图7是本发明动力系统变异图。第2实施例
[0035] 图8是罐式能量传递机构原理图。
[0036] 图中1.气体压缩机。2.气体动力机。3.高压气管路。4.低压气管路。5.无形动力压缩机。6.7.8.9.自动控制。10.高压气调节罐。11.低压气调节罐。12.气水压力罐。13.双联动换位控制阀。14.三联动换位控制阀。
[0037] 图1中N1气体压缩机投入功率。N2高压气传递功率。N3气体动力机输出功率。Q1 Q2循环气体在低高压管中体积流量,Qt气体热流量,t1低压管路气体温度,t2高压管路气体温度,p1低压管路气体压力,p2高压管路气体压力,t气体压缩机温差,p气体压缩机压力。
[0038] 图3中阀6阀8与气体动力机的进气阀联动,保证进气量一致,调节气罐10.11.作为渗漏和温差气量变化的调节;阀7.9调节主机出口压力防止出现喘振和气蚀[0039] 图4中N1 N2两线反映该机用于本动力系统的性能。两线间是该机该气的运行范围,是动力系统设计选型的重要资料。它是通过一个辅助图和一个计算表绘出的。图中FH线的高低受气体流道耐温程度和制造水平限制,线N2与N1间越宽、线N1值越小,FH线越高性能越好。BJ为常温10℃运行线,CG为开敞式运行水冷40℃时运行线,DI线以下为开敞式运行范围,EI线以上为封闭循环运行范围。为充分利用压缩机容量把N2固定,变化N1。图4是渝压厂W-10/100型压缩机性能图(附件2)
[0040] 图5中纵坐标:A形象热密度(kcal/m3)ρt B形象热流量(m3/s)C形象热内能(kw)[0041] 横坐标:L图1的流道长度 L1气体压缩机段长度 L2高压管路段长度 L3气体动力机段长度 L4低压管路段长度 可以看出热内能Qt是在一种物理状态产生的,在L2段。
[0042] 图6中低压管路4的虚线表示接入大气t0常温p0常压
[0043] 图7中2-0能量传递机构 2-2水轮机 3-2高压水管路 4-2低压水管路 P1低压管水压力N2水轮机进水能量 Qt Q2与气系统流量等值
[0044] 图8中六个气水压力罐立放,上图A为气系统工作原理图,下图B为水系统工作原理图。气能量变为水能量是利用水重量不同的原理。气在罐的上部,水在下部,充气量增多,多出的水从下部流出,体积,压力同时传给水。罐的运行状况由4个双联动换位控制阀和24个三联动换位控制阀控制,一组罐内两种阀动作均在同一时间段,将气体能量流变为水体能量流。凡后图中出现的前图标示含义均同前图。
[0045] 第1实施例图1所示,动力系统由气体压缩机1和气体动力机2组成,压缩机1气出口和动力机2气进口间用高压管路连接,动力机2气出口和压缩机1气吸口间用低压管路连接,气体压缩机1由外力驱动,驱动功率为N1,气体动力机2向外输送动力,功率为N3。本动力系统的特点是,在上述有形动力系统中暗存一个无形动力系统。无形动力系统由无形气体压缩机5(图2)和无形气体压缩机产生的热流量Qt以及气体动力机2容量增大的部分组成。两个动力系统是合在一起工作的。它们的动力构造及过程是,图1管4中的气体经压缩机1进入管3,温度、压力由t1 P1升至t2 p2,体积流量是,有形动力系统由Q1变为Q2,无形系统由0变为Qt,Qt+Q2具有共同的压力P,一起经气体动力机2作功,能量和为[0046]
[0047] Q2+Qt一起经气体动力机2作功,输出功率为N3,自气体动力机出来的气体进入管4,温度压力由t2、p2降为t1、p1,体积流量分别由Q2变为Q1,Qt变为0,实际气体压缩机的动力参数只有一个流量Q Q=Q2+Qt,为了把问题说明白,此处特意将热流量Qt提出来。
[0048]
[0049] 是本技术追求的能量。
[0050] 本动力系统是通过集聚热量原理,使气体温度升高,聚热是除热传导外的第二种加温办法,Qt的产生滞后于气体压缩过程,气体压缩机并未因它的产生多投入能量,热无质量,也未因热量集聚多投入能量,热内能Nt白得。压缩机直接压缩气体相当已有热动力的火电锅炉产生蒸气和内燃机燃烧室产生压力气,它的作用,一是集聚热量,产生热流量,二是给热流量创造一个压力条件。气体压缩机1和气体动力机2必须同时开停,负荷变化也相对应,图3中的自动控制阀7、8应与气体动力机2的自备进气阀联动,1、2两机不能有喘振,通过7、9自动控制阀,根据出气口气体压力参数自动控制。对压缩机的要求,一是进出口压差要大,二是压缩气的质量要小,专供本动力系统的压缩机必须提供经过实验的一个技术性能图(图4),设计人员根据图中N2与N1值以及F-H线选型。图6是图1的特例。本动力系统如果用于舰船和飞行器还可将气体动力机2省去,令压力气直接喷入水中或空气中。
[0051] 第2实施例图7中所示,水轮机2-2相当图1中的气体动力机,向外输出动力,图7相当图1中加一能量传递机构2-0,2-0将图1动力系统分为两个系统,左半部为气系统,右半部为水系统,气系统由压缩机1和能量传递机构2-0组成,二设备用两条高压管路3连接,水系统由能量传递机构2-0和水轮机2-2组成,二设备用高低压管路3-2、4-2连接,气水形成两个循环回路。气体压缩机1投入功率为 水轮机2-2向外输出功率为N3,能量传递机构在中间将高压气的能量传递给水系统低压管路来的水体,具有能量的水流经高压管路3-2入水轮机作功,作功后的水流进入低压管路4-2,两系统连续循环,水轮机连续向外输出动力。水体积不受温度影响,获得的能是气体的同等压力和同等体积流量,水能计算公式为
[0052] N=9.81QH
[0053] 把压力P变为水头H=p/r带入上式得N=QP/102,和气体能量相等。在水系统能量传递机构相当一个水,吸低压管中水,给予能量,排入高压管路。能量传递机构(图8)主要组件是6个气水压力罐12和4个双联动换位控制阀13,以及24个三联动换位控制阀14。6个气水压力罐长细形立放,气在上部水在下部,顶上进压力气对满罐水加压,下部获得压力的水从底部引出,一罐气充满,水置换出去,充气过程的同时,水轮机管4-2向另一空罐放水,一个充气过程三个罐同时参加运作,三个罐为一组,换罐过程有一时间t,在这一时间压力气的流量是按正弦曲线规律过渡到下一罐,设两组罐为的是避开换罐干扰。两组罐间歇工作,反复轮换(图8)。能量传递机构将连续的流体用罐分为一段一段的,最后又合为连续的流体。图8(A)气系统I II两组罐流量过渡是靠两个双联动换位控制阀13,联动时相对应的(B)水系统两个双联动换位控制阀13跟随联动。具体I组罐的工作过程是:
压缩机自罐I--1抽气向罐I--2充,水轮机2-2尾水排入罐I--3,相应的I组12个三联动换位控制阀要配合上述程序而动作,如果13、14阀的开启(关闭)时间为t(5秒),每一罐的充气时间为20∽30秒。图8系统在正常工作状态,向每一罐充气时,取气罐内开始的温度压力是t2p2,随气的取走t2p2降为t1p1,气体压缩机1投入的能量由0升到N1,压缩机的规格应增大,排气量为Q2+Qt,大规格的压缩机配以小功率的驱动电机, 是驱动功率的平均值。图7所示第二实施例的动力系统功率和图1所示系统效率比较提高1倍。能量传递机构又有第二个作用,节省气体压缩机的投入能量,系统中的气体压缩机、水轮机、能量传递机构三大件要联动,以水轮机为主,另两件随动。图3中的阀6、7在本实例保留,阀9是控制水轮机不气蚀的一种装置,属另一控制系统,随水轮机出口水压自动调节开度。阀8和高低压储气罐10、11取消,6个气水压力罐具有调节作用。
[0054] 本动力系统的组合设备尽量选用目前已有的动力设备,现有不够理想的设备可暂用,理想的设备留待之后开发集成,一个无成本的能量尽快抢先用于生产是大事。现有的气体压缩机品种规格繁多,足够选择。已有压缩机都是外行业专用设备,用于本动力系统有不同的要求,压缩机必须有经过试验的压缩特性曲线图,便于根据N2与N1值以及F-H线(图4)选型,流道按当前汽轮机流道耐温标准生产,取消散热装置,建立一个本动力系统专用系列,用于第2实施例的压缩机必须是离心式。气体动力机,现有的内燃机汽轮机均可选用,中小型动力系统选内燃机,中大型动力系统选汽轮机。内燃机取消原喷油点火装置,改设进出气装置,把本动力系统的高压气引入汽缸作功。气体压缩机,“内燃机”可合为一体。内燃机过去认为它效率低指的热效率,用在本动力系统气缸排出的气体余压余热一点不跑、压力气缸的流量按规律控制,作用力均匀,两个措施可以从理论上把压力气的能量几乎全部利用,“内燃机”的动力效率会达到一个很高值,内燃机成为缸式气体动力机。汽轮机用于本动力系统改用本动力系统的压力气,不追求进出口压力差尽量大,排气端不抽真空,排气的温度压力就是图1管4中气体的温度压力,它的众多部件只取蒸气作功发电部份,其余部份取消。汽轮机的缺点是动力效率低(74.75%),原因是汽轮机汽体作功时在级流道内汽体积变大压力变低,一部份能量白给透平结构损失掉,之后待开发集成的气体动力机设计应抛开热本位一次利用理论,用内流体动力理论设计,新的结构理论上应作到克服透平压降损失的缺点,要高效,95%以上。水轮机是个成熟的技术,大型机效率为95%,是电力系统最灵活的一种动力,第二实施例的水轮机选抽水蓄能用的水泵水轮机只作水轮机运行,水泵水轮机配上气蚀根治技术,适应水头可达1500~2000M,正好与气体压缩机压力匹配。
水轮机多年来因受到气蚀的影响,机组尺寸重量降不下来,气蚀问题解决,可提高转速适应高水头,也做成横轴卧式机组,体积也和汽轮机一样精巧。第一实施例适合中小,微小型动力系统,第二实施例适合中大型动力系统。第二实施例设备多出一个能量传递机构,但它的经济效益远大于设备多出的投入,最佳。
[0055] 本技术的可行性:重庆气体压缩机厂产;压力较小的空气压缩机W-10/100型(附件2),驱动功率110KW,压力气具有可传递功率1213KW,按原设计用图6方式运行,气体动力机采用小型的汽轮发电机组,可发电N=0.7×1213=840KW,已足具开发价值,这一数据有力的证明本技术的可行性。
[0056] 【注1】第一发现是热量可以通过集聚取得,第二个发现是热内能的产生滞后于气体压缩过程。
[0057] 【注2】附件1摘自2000年机电产品目录第6册。打√栏按原设计状态运行,N2=172500KW,放入本动力系统(图1)运行,不冷却,N2=258700KW。
[0058] 【注3】此与热力学存在着不同观点。
[0059] 【注4】能量来自物质:固体物质在位势控制下其能量表现为外部运动力,气体物质在热势控制下其能量表现为热内力。
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