熱功轉(zhuǎn)換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱功轉(zhuǎn)換方法，該方法包括以下步驟：第一步：將空氣排熱壓縮到壓力大于1MPa，溫度低于373K；第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到壓力大于5MPa；第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。本發(fā)明所公開(kāi)的所述熱功轉(zhuǎn)換方法效率高、污染排放少。
【專利說(shuō)明】熱功轉(zhuǎn)換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱能與動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是涉及一種熱功轉(zhuǎn)換方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用奧托循環(huán)或狄賽爾循環(huán)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換效率低、污染排放嚴(yán)重，因此，需要發(fā)明 一種新型熱功轉(zhuǎn)換方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下：
[0004] 了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下：
[0005] 方案一：一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0006] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0007] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到經(jīng)排熱壓縮后的壓力的5倍以上、6倍 以上、7倍以上、8倍以上、9倍以上、10倍以上、11倍以上、12倍以上、13倍以上、14倍以上、 15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上；
[0008] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生連 續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0009] 方案二：一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0010] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的1〇倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0011] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于所用燃料著火點(diǎn)；
[0012] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與所用燃料發(fā) 生連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0013] 方案三：一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0014] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0015] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于1000K、1050K、1100K、 1150Κ、1200Κ、1250Κ、1300Κ、1350Κ、1400Κ、1450Κ、1500Κ、1550Κ、1600Κ、1650Κ、1700Κ、 1750Κ、1800Κ、1850Κ、1900Κ、1950Κ 或 2000Κ ;
[0016] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生恒 溫連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0017] 方案四：一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0018] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0019] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于1000K、1050K、1100K、 1150Κ、1200Κ、1250Κ、1300Κ、1350Κ、1400Κ、1450Κ、1500Κ、1550Κ、1600Κ、1650Κ、1700Κ、 1750Κ、1800Κ、1850Κ、1900Κ、1950Κ 或 2000Κ ;
[0020] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生恒 溫連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0021] 方案五：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第一步中，采用速度 型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0022] 方案六：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第一步中，采用容積 型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0023] 方案七：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第一步中，采用速度 型排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0024] 方案八：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第二步中，采用速度 型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0025] 方案九：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第二步中，采用容積 型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0026] 方案十：在方案一、方案二、方案三或方案四的基礎(chǔ)上，在所述第二步中，采用速度 型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0027] 本發(fā)明能夠有效的將狄賽爾循環(huán)中和奧拓循環(huán)中溫度和壓力之間的關(guān)聯(lián)加以拆 分，使工質(zhì)燃燒受熱前處于壓力較高、溫度相對(duì)（相對(duì)于上述兩循環(huán)中同等壓力下）較低的 狀態(tài)，這樣膨脹做功后工質(zhì)的溫降較大，效率大幅度提高，由于是連續(xù)燃燒，所以可以有效 減少ΡΜ2. 5等污染物的排放。
[0028] 本發(fā)明中，所述排熱壓縮是指在壓縮進(jìn)程中和/或在壓縮后除為保證機(jī)構(gòu)正常運(yùn) 轉(zhuǎn)所必需的冷卻外以減少壓縮功為目的對(duì)被壓縮工質(zhì)（空氣）進(jìn)行冷卻使工質(zhì)對(duì)外排熱過(guò) 程的壓縮方式，例如，級(jí)間冷卻的多級(jí)壓縮、入口冷卻的多級(jí)壓縮、入口冷卻的級(jí)間冷卻的 多級(jí)壓縮、出口冷卻的多級(jí)壓縮和出口冷卻的級(jí)間冷卻的多級(jí)壓縮等；所述排熱壓縮機(jī)構(gòu) 可以是速度型、容積型或兩者相結(jié)合，例如活塞式、葉輪式和活塞與葉輪串聯(lián)式等。
[0029] 本發(fā)明中，所述非排熱壓縮是指在壓縮進(jìn)程中和/或在壓縮后除為保證機(jī)構(gòu)正常 運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的冷卻外都不進(jìn)行以減少壓縮功為目的對(duì)被壓縮工質(zhì)（空氣）進(jìn)行冷卻使工質(zhì) 對(duì)外排熱過(guò)程的壓縮方式，例如單級(jí)壓縮和無(wú)間冷多級(jí)壓縮等；所述非排熱壓縮機(jī)構(gòu)可以 是速度型、容積型或兩者相結(jié)合，例如活塞式、葉輪式和活塞與葉輪串聯(lián)式等。
[0030] 本發(fā)明中，所述做功機(jī)構(gòu)是指利用工質(zhì)動(dòng)能和壓力能對(duì)外做功的機(jī)構(gòu)，可以是速 度型機(jī)構(gòu)，也可以是容積型機(jī)構(gòu)，例如透平（含渦輪）、噴射通道（含噴管）和氣缸活塞機(jī)構(gòu) 等。
[0031] 本發(fā)明中，所述恒溫連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)是指在燃燒過(guò)程中工質(zhì)不斷膨脹使燃燒溫 升小于500Κ的燃燒方式。
[0032] 本發(fā)明中，選擇性地將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12 倍以上、13倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上18倍以上、19倍以上或20 倍以上。
[0033] 本發(fā)明中，選擇性地，將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到經(jīng)排熱壓縮后的壓力的5 倍以上、6倍以上、7倍以上、8倍以上、9倍以上、10倍以上、、11倍以上、12倍以上、13倍以 上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上。
[0034] 本發(fā)明人認(rèn)為，熱機(jī)的工作基本邏輯是收斂-受熱-發(fā)散，這三個(gè)過(guò)程中的任何一 個(gè)過(guò)程進(jìn)行的程度越高，在其它兩個(gè)過(guò)程相同的前提下，熱機(jī)的效率越高。此三個(gè)過(guò)程如果 分別用A、B、C表示，則效率與A、B、C的乘積有正向關(guān)系（所謂的正向關(guān)系是指兩者的增長(zhǎng) 方向相同，減小方向也相同，例如，如果我們說(shuō)X和Y是正向關(guān)系，是指隨著X的增長(zhǎng)Y也 增長(zhǎng)，反之，隨著X的減小Y也減小）。收斂程度與壓力溫度有關(guān)，壓力越大收斂程度越大， 溫度越低，收斂程度越大，在同樣的壓力下，溫度高者，收斂程度低，溫度低者，收斂程度高。 對(duì)于不同工質(zhì)，在同樣的溫度和壓力下，絕熱指數(shù)大者收斂程度大，絕熱指數(shù)小者收斂程度 小。提1?熱機(jī)的效率，特別是要在工質(zhì)最1?溫度保持一定值以下的如提下提1?熱機(jī)效率的 根本途徑是提高收斂程度。而提高收斂程度進(jìn)行一定的壓縮是必要的，但是在壓縮前期放 熱更為重要，只有在壓縮前期放熱才能使熱機(jī)的效率達(dá)到最高程度。
[0035] 本發(fā)明中，應(yīng)根據(jù)熱能與動(dòng)力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單 元或系統(tǒng)等。
[0036] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0037] 本發(fā)明所公開(kāi)的所述熱功轉(zhuǎn)換方法效率高、污染排放少。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 本發(fā)明一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0040] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0041] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到經(jīng)排熱壓縮后的壓力的5倍以上；
[0042] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生連 續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0043] 其中，在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0044] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第一步中，采用容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排 熱壓縮?；蛘咴谒龅谝徊街?，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí) 現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0045] 在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0046] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第二步中，采用容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述 非排熱壓縮?；蛘?，在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu) 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0047] 本發(fā)明中，所有實(shí)施方式都可參照本實(shí)施例，在所述第二步中，將排熱壓縮后的空 氣非排熱壓縮到經(jīng)排熱壓縮后的壓力的5倍以上、6倍以上、7倍以上、8倍以上、9倍以上、 10倍以上、11倍以上、12倍以上、13倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18 倍以上、19倍以上或20倍以上。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 本發(fā)明一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0050] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0051] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于所用燃料著火點(diǎn)；
[0052] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與所用燃料發(fā) 生連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0053] 其中，在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0054] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第一步中，采用容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排 熱壓縮?；蛘撸谒龅谝徊街?，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí) 現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0055] 在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0056] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第二步中，采用容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述 非排熱壓縮?；蛘?，在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu) 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0057] 本發(fā)明中，所有實(shí)施方式，均可參照本實(shí)施例，在所述第二步中，將排熱壓縮后的 空氣非排熱壓縮到溫度高于所用燃料著火點(diǎn)。
[0058] 實(shí)施例3
[0059] 本發(fā)明一種熱功轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：
[0060] 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上、11倍以上、12倍以上、13 倍以上、14倍以上、15倍以上、16倍以上、17倍以上、18倍以上、19倍以上或20倍以上，溫 度低于373K ;
[0061] 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于1000K、1050K、1100K、 1150Κ、1200Κ、1250Κ、1300Κ、1350Κ、1400Κ、1450Κ、1500Κ、1550Κ、1600Κ、1650Κ、1700Κ、 1750Κ、1800Κ、1850Κ、1900Κ、1950Κ 或 2000Κ ;
[0062] 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生恒 溫連續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
[0063] 其中，在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0064] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第一步中，采用容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排 熱壓縮?；蛘?，在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí) 現(xiàn)所述排熱壓縮。
[0065] 在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0066] 作為可變換的實(shí)施方式，在所述第二步中，采用容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述 非排熱壓縮?；蛘?，在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu) 相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
[0067] 本發(fā)明中，所有實(shí)施方式，均可參照本實(shí)施例，在所述第二步中，將排熱壓縮后
【權(quán)利要求】
1. 一種熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上，溫度低于373K ; 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到經(jīng)排熱壓縮后的壓力的5倍以上； 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生連續(xù)燃 燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
2. -種熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上，溫度低于373K ; 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于所用燃料著火點(diǎn)； 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與所用燃料發(fā)生連 續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
3. -種熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上，溫度低于373K ; 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于1000K ; 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生連續(xù)燃 燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
4. 一種熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：將空氣排熱壓縮到壓縮前的壓力的10倍以上，溫度低于373K ; 第二步：將排熱壓縮后的空氣非排熱壓縮到溫度高于1000K ; 第三步：將上述第二步所得壓縮空氣導(dǎo)入燃燒室，在所述燃燒室內(nèi)與燃料發(fā)生恒溫連 續(xù)燃燒化學(xué)反應(yīng)，并利用所述燃燒室產(chǎn)生的工質(zhì)推動(dòng)做功機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
6. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第一步中，采用容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述排熱壓縮。
7. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第一步中，采用速度型排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所述排 熱壓縮。
8. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
9. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第二步中，采用容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)所述非排熱壓縮。
10. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述熱功轉(zhuǎn)換方法，其特征在于： 在所述第二步中，采用速度型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)和容積型非排熱壓縮機(jī)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)所 述非排熱壓縮。
【文檔編號(hào)】F02B37/00GK104100357SQ201410227987
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】靳北彪 申請(qǐng)人:摩爾動(dòng)力(北京)技術(shù)股份有限公司