傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)，包括氣缸和活塞，活塞設(shè)置在氣缸內(nèi)，在氣缸的缸蓋上設(shè)進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門，在氣缸的缸蓋上設(shè)排氣口，在排氣口處設(shè)排氣門，進(jìn)氣口和排氣口經(jīng)進(jìn)排連通通道連通，在進(jìn)排連通通道上設(shè)氣體工質(zhì)吸熱制冷器，在進(jìn)排連通通道與排氣口的連通處設(shè)氣液分離器，氣液分離器的液體出口經(jīng)液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)與氣缸連通。本實(shí)用新型專利技術(shù)可制造出不消耗燃料對(duì)外輸出功的高效制冷系統(tǒng)。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及制冷領(lǐng)域，尤其是一種傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
制冷技術(shù)及裝備目前被廣泛應(yīng)用，但其耗功大，為此，人類消耗了大量能源，也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。如果能夠?qū)＠夹g(shù)一種以環(huán)境作為高溫?zé)嵩?即被冷卻降溫的目標(biāo)熱源)，并通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)低溫?zé)嵩矗⒁源说蜏責(zé)嵩醋鳛橹评淅湓磸沫h(huán) 境吸熱，換句話說(shuō)，不需要耗功就可以制冷，這將具有劃時(shí)代的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
要想利用環(huán)境作為高溫?zé)嵩矗谥评湎到y(tǒng)內(nèi)構(gòu)建一個(gè)低溫?zé)嵩矗ㄒ坏姆椒ň褪菍?lái)自于環(huán)境的氣體、或?qū)⒃诃h(huán)境中吸熱的氣體、進(jìn)行絕熱深度壓縮或進(jìn)行近似絕熱深度壓縮，在深度壓縮過(guò)程中被壓縮的氣體的壓力和溫度均大幅度提高，向被深度壓縮的氣體內(nèi)混入液體(含臨界狀態(tài))，液體與氣體發(fā)生傳熱相變成氣體，使壓力升高、溫度小幅升高或不升高或下降，然后進(jìn)行絕熱膨脹作功，膨脹作功的量大于壓縮過(guò)程的功耗，所以系統(tǒng)可以對(duì)外輸出動(dòng)力，作功完了時(shí)的氣體溫度下降到低于壓縮前的溫度，至少部分氣體發(fā)生液化，這樣就構(gòu)建了一個(gè)新的低溫?zé)嵩础Ｈ绻麖谋砻嫔峡矗@個(gè)過(guò)程違反了熱力學(xué)的相關(guān)定律，但是詳細(xì)分析，可知在向高溫高壓氣體內(nèi)混入液體(含臨界狀態(tài))時(shí)，壓力會(huì)大幅升高，壓力的升高會(huì)導(dǎo)致膨脹作功完了時(shí)的氣體溫度大幅下降，這一過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用了傳質(zhì)過(guò)程和傳熱過(guò)程的互換，用傳質(zhì)過(guò)程替換了傳熱過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建低溫?zé)嵩吹哪康模@一低溫?zé)嵩纯梢宰鳛橹评溥^(guò)程的冷源。向被深度壓縮的氣體內(nèi)混入液體(含臨界狀態(tài))的量應(yīng)滿足液體氣化后氣相總摩爾數(shù)η、溫度T和氣體常數(shù)R的乘積大于混入液體前的此乘積。在向被深度壓縮的氣體內(nèi)混入液體(含臨界狀態(tài))的過(guò)程中，應(yīng)盡可能維持恒容狀態(tài)。為了解決上述問(wèn)題，本技術(shù)提出的技術(shù)方案如下一種傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)，包括氣缸和活塞，所述活塞設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，在所述氣缸的缸蓋上設(shè)進(jìn)氣口，在所述進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門，在所述氣缸的缸蓋上設(shè)排氣口，在所述排氣口處設(shè)排氣門，所述進(jìn)氣口和所述排氣口經(jīng)進(jìn)排連通通道連通，在所述進(jìn)排連通通道上設(shè)氣體工質(zhì)吸熱制冷器，在所述進(jìn)排連通通道與所述排氣口的連通處設(shè)氣液分離器，所述氣液分離器的液體出口經(jīng)液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)與所述氣缸連通，所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)受過(guò)程控制機(jī)構(gòu)控制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)氣體工質(zhì)在所述氣缸內(nèi)被深度壓縮后血溫度和壓力大幅度提高時(shí)，所述液體工質(zhì)高壓回送系統(tǒng)將液體工質(zhì)回送到所述氣缸內(nèi)，所述液體工質(zhì)與所述氣體工質(zhì)混合受熱氣化使壓力進(jìn)一步提高，推動(dòng)所述活塞下行作功，所述活塞下行作功的量大于所述氣體工質(zhì)被深度壓縮過(guò)程所需要的功，所述活塞對(duì)系統(tǒng)外作功，膨脹作功后的所述氣體工質(zhì)的溫度降低到低于所述氣體工質(zhì)被壓縮前的溫度，降溫后的所述氣體工質(zhì)在所述活塞上行時(shí)經(jīng)所述排氣門被排入所述氣體工質(zhì)吸熱制冷器內(nèi)自身吸熱升溫對(duì)外制冷，在所述活塞下行時(shí)，經(jīng)所述進(jìn)氣門被吸入所述氣缸內(nèi)，當(dāng)所述活塞上行時(shí)所述氣體工質(zhì)被深度壓縮進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。在所述液體工質(zhì)的流通通道上設(shè)液體工質(zhì)吸熱制冷器。在氣體工質(zhì)吸熱制冷器和所述進(jìn)氣口之間的所述進(jìn)排連通通道上設(shè)氣體工質(zhì)吸熱低品位熱源加熱器。在所述液體工質(zhì)吸熱制冷器之后的所述液體工質(zhì)的流通通道上設(shè)液 體工質(zhì)吸熱低品位熱源加熱器。 本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)在壓縮沖程完了時(shí)的壓力大于等于 3. 5MPa、4MPa、4. 5MPa、5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8. 5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10. 5MPa、IIMPa、11. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、19. 5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa 或 60MPa。本技術(shù)的原理是將氣體深度壓縮，使其溫度和壓力大幅度上升后混入液體(含臨界狀態(tài))，使壓力進(jìn)一步提高而溫度的增幅較小或不升溫或降溫，然后進(jìn)行絕熱膨脹對(duì)外作功。由于膨脹過(guò)程的起始?jí)毫υ谙喈?dāng)程度上大于壓縮終了時(shí)的壓力，所以氣體膨脹作功的量大于壓縮過(guò)程的功耗，為此，系統(tǒng)可以對(duì)外輸出動(dòng)力。膨脹作功完了后的氣體的溫度低于壓縮開(kāi)始時(shí)的氣體溫度，所以相當(dāng)多了一個(gè)低溫?zé)嵩矗梢岳玫蜏貧怏w作為制冷過(guò)程的冷源，升溫后再進(jìn)行壓縮構(gòu)成閉合循環(huán)。在利用低溫氣體從低品位熱源吸熱，吸熱后再進(jìn)行壓縮構(gòu)成閉合循環(huán)的結(jié)構(gòu)中，低品位熱源的熱量可以先被吸收到所述液體工質(zhì)中，在利用所述液體工質(zhì)對(duì)膨脹作功降溫后的所述氣體工質(zhì)進(jìn)行加熱后再進(jìn)行壓縮。在制冷過(guò)程中，相當(dāng)于從低品位熱源吸熱，或者在所述氣體工質(zhì)在所述氣體工質(zhì)吸熱制冷器內(nèi)吸熱后和/或所述液體工質(zhì)所述液體工質(zhì)吸熱制冷器中吸熱后在從低品位熱源中吸取熱量。本技術(shù)中所謂的低品位熱源指海水、地?zé)帷⑽矚狻⒐S余熱以及太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)等一切可以對(duì)本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)中的工質(zhì)提供熱量的熱源。本技術(shù)中所謂的液體工質(zhì)是指一切可以用于參與本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程的液體，如水、油、液壓油、液體二氧化碳、液氮、液氦、氟里昂等；所謂氣體工質(zhì)是指一切可以從環(huán)境直接或間接吸熱并可參與本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程的氣體。所謂氣體工質(zhì)和所謂液體工質(zhì)可以是同一種的物質(zhì)的兩種不同狀態(tài)，也可以是不同物質(zhì)。當(dāng)所述氣體工質(zhì)和所述液體工質(zhì)設(shè)為不同物質(zhì)時(shí)，所述氣體工質(zhì)要選擇不發(fā)生相變的氣體。本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)在開(kāi)始工作時(shí)，需要加啟動(dòng)裝置。由于系統(tǒng)需要協(xié)調(diào)工作，必須在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)飛輪蓄能機(jī)構(gòu)或與電源連接或蓄電池，以為壓縮等耗功過(guò)程提供動(dòng)力。本技術(shù)所謂的液體工質(zhì)吸熱制冷器是指由所述液體工質(zhì)對(duì)被制冷目標(biāo)熱源(例如房間、冷庫(kù)等)進(jìn)行制冷的熱交換器；所謂的氣體工質(zhì)吸熱制冷器是指由所述氣體工質(zhì)對(duì)被制冷目標(biāo)熱源(例如房間、冷庫(kù)等)進(jìn)行制冷的熱交換器。本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)設(shè)置所述氣體工質(zhì)吸熱低品位熱源加熱器和所述液體工質(zhì)吸熱低品位熱源加熱器的目的是為了給被壓縮之前的氣體工質(zhì)或液體工質(zhì)提供一定的熱量使其升溫，以滿足本技術(shù)所公開(kāi)的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)循環(huán)的需要，提高制冷效果。當(dāng)被制冷熱源的溫度較低時(shí)，這兩個(gè)加熱器尤為重要。本技術(shù)中與高溫高壓氣體工質(zhì)混合的所述液體工質(zhì)的量應(yīng)盡可能多但要保證完全氣化沒(méi)有過(guò)剩液體，其潛熱小者為好，其溫度越高越好，最好是處于 臨界狀態(tài)。本技術(shù)的有益效果如下本技術(shù)可制造出不消耗燃料對(duì)外輸出功的高效制冷系統(tǒng)。附圖說(shuō)明圖I所示的是本技術(shù)實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示的是本技術(shù)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示的是本技術(shù)實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示的是本技術(shù)實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例I如圖I所示的傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)，包括氣缸I和活塞2，所述活塞2設(shè)置在所述氣缸I內(nèi)，在所述氣缸I的缸蓋上設(shè)進(jìn)氣口 101，在所述進(jìn)氣口 101處設(shè)進(jìn)氣門102，在所述氣缸I的缸蓋上設(shè)排氣口 103，在所述排氣口 103處本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
2011.01.10 CN 201110003708.9;2011.01.11 CN 20111001.一種傳統(tǒng)活塞單熱源閉合制冷系統(tǒng)，包括氣缸(I)和活塞(2)，其特征在于所述活塞(2)設(shè)置在所述氣缸(I)內(nèi)，在所述氣缸(I)的缸蓋上設(shè)進(jìn)氣ロ( 101 )，在所述進(jìn)氣ロ(101)處設(shè)進(jìn)氣門(102)，在所述氣缸(I)的缸蓋上設(shè)排氣ロ( 103 )，在所述排氣ロ( 103 )處設(shè)排氣門(104)，所述進(jìn)氣ロ( 101)和所述排氣ロ( 103)經(jīng)進(jìn)排連通通道(110)連通，在所述進(jìn)排連通通道(110)上設(shè)氣體エ質(zhì)吸熱制冷器(111)，在所述進(jìn)排連通通道(110)與所述排氣ロ(103)的連通處設(shè)氣液分離器(200)，所述氣液分離器(200)的液體出ロ經(jīng)液體エ質(zhì)高壓回送系統(tǒng)(8)與所述氣缸(I)連通，所述進(jìn)氣門(102)、所述排氣門(104)和所述液體エ質(zhì)高壓回送系統(tǒng)(8)受過(guò)程控制機(jī)構(gòu)(14)控制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)氣體エ質(zhì)(7)在所述氣缸(I)內(nèi)被深度壓縮后的溫度和壓カ大幅度提高時(shí)，所述液體エ質(zhì)高壓回送系統(tǒng)(8)將液體エ質(zhì)(6)回送到所述氣缸(I)內(nèi)。2.如權(quán)利要求I所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：靳北彪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：摩爾動(dòng)力北京技術(shù)股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：