利用空氣(大氣)潛熱的發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用空氣（大氣）潛熱的發(fā)電裝置，該利用空氣（大氣）潛熱的 發(fā)電裝置將冷凍裝置的工作流體氨（nh3)用作引入空氣中潛熱的工作流體，利用熱栗壓縮 所吸收的熱來生產(chǎn)熱源之后，將R-123制冷劑用作第二次的工作流體而氣化的流體絕熱膨 脹，來使安裝有發(fā)電機(jī)的蒸氣機(jī)工作，從而生產(chǎn)電。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，"內(nèi)燃機(jī)"指將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械的功的動(dòng)力產(chǎn)生裝 置，若將烴類燃料（煤炭，石油類等）和空氣以適當(dāng)比率混合并在蒸氣管的內(nèi)部燃燒則產(chǎn)生 高溫高壓的氣體，利用該氣體的膨脹壓力而得到動(dòng)力。這種內(nèi)燃機(jī)有以在汽缸內(nèi)使燃料燃 燒爆炸而產(chǎn)生的氣體的膨脹力產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械即，柴油機(jī)、汽油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。
[0003] 并且，"外燃機(jī)"是一種借助通過鍋爐或加熱器的傳熱面加熱的流體（工作流體： 水或氣體）而產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，與外燃機(jī)的本體分開設(shè)置燃燒裝置，所以，有可以利用比較 差的燃料的優(yōu)點(diǎn)，但是一般傳熱效率不好且大型。這種外燃機(jī)有蒸氣機(jī)、汽輪機(jī)及封閉燃?xì)?輪機(jī)等，但是由于效率低，只使用在特殊的地方。
[0004] 這種內(nèi)燃機(jī)及外燃機(jī)利用其自身產(chǎn)生的動(dòng)力而運(yùn)轉(zhuǎn)或生產(chǎn)電能，但是近來隨著環(huán) 境問題以及作為地下資源的化石能源的埋藏量急劇減少，非常重視節(jié)能問題，另一方面，試 圖用于生產(chǎn)替代能源的多方面方法。
[0005] 另一方面，冷凍機(jī)的性能系數(shù)（CoefficientOfPerformance，C. 0?P)為判定冷凍 機(jī)的熱效率好壞的尺度，性能系數(shù)（C. 0.P)根據(jù)空氣溫度（蒸發(fā)溫度）、冷凝器溫度、冷凝方 法、熱傳遞方法及材質(zhì)、壓縮方法及壓縮機(jī)性能等變數(shù)而不同。
[0006] 當(dāng)前，若適用這些性能系數(shù)的變數(shù)來計(jì)算出性能系數(shù)（C. 0.P)，則一般冷凍機(jī)為 6. 5以下，靠這種性能系數(shù)（C. 0.P)，不能利用自身產(chǎn)生的動(dòng)力作為外部電源，而且連系統(tǒng) 內(nèi)部的自身負(fù)荷也承擔(dān)不了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)問題
[0008] 本發(fā)明是鑒于上述開發(fā)的必要性而提出的，其目的在于提供如下的利用空氣（大 氣）潛熱的發(fā)電裝置：將氨作為工作流體并將25°C溫度下的潛熱吸收到裝置內(nèi)，利用流體 自身循環(huán)產(chǎn)生的能源，從而自身生產(chǎn)動(dòng)力或電能并作為外部電源使用。
[0009] 解決問題的手段
[0010] 基于上述目的的本發(fā)明提供一種利用空氣（大氣）潛熱的發(fā)電裝置，其包括：氨蒸 發(fā)器，將空氣中包含的潛熱引入上述發(fā)電裝置內(nèi)，并使氨（NH3)通過上述發(fā)電裝置的內(nèi)部的 管道，使上述氨（NH3)氣化來吸收熱量；第一強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)，將被利用的空氣（大氣）向外部 排出；熱栗，通過壓縮被氣化的氨（NH3)制冷劑而進(jìn)一步提高溫度；熱交換器，使被壓縮的 氣化了的氨（NH3)制冷劑通過管道內(nèi)部，使收容在上述熱交換器的內(nèi)部的R-123溶液沸騰 來產(chǎn)生蒸氣；蒸氣機(jī)，通過使產(chǎn)生的蒸氣絕熱膨脹來工作；無刷（BL)發(fā)電機(jī)，通過上述蒸氣 機(jī)的工作而產(chǎn)生電；濕蒸氣冷卻器，將絕熱膨脹后處于濕蒸氣狀態(tài)的R-123用第二壓縮馬 達(dá)壓縮并使該R-123通過管道內(nèi)部，并進(jìn)行冷卻以使R-123液化；第二強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)，將由上 述濕蒸氣冷卻器放出的周邊的熱量向外部排出；第一壓縮馬達(dá)，使通過上述濕蒸氣冷卻器 的R-123加速并投入到上述熱交換器的內(nèi)部；膨脹閥，將通過上述熱交換器的高壓的氨輸 送到上述氨蒸發(fā)器之前減壓至低壓，并調(diào)節(jié)氨的流量。
[0011] 上述R-123制冷劑（CHCL2CF3)是一種利用目前工廠的廢熱或地?zé)岬葻嵩磥砩a(chǎn) 小規(guī)模的電且作為產(chǎn)生蒸氣來代替水的流體廣泛使用地流體，其特征在于，將收容在上述 熱交換器的內(nèi)部的R-123自然壓縮至0. 61Mpa(89°C)之后，像以往的蒸氣機(jī)一樣在蒸氣機(jī) 內(nèi)部絕熱膨脹（用于絕熱膨脹的條件有降低瞬間溫度或降低氣壓的方法），來將熱能轉(zhuǎn)換 為動(dòng)能，并使發(fā)電機(jī)180RPM/MIN(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）旋轉(zhuǎn)，從而生產(chǎn)工業(yè)所需的電。
[0012] 并且，其特征在于，使用在空氣溫度25°C的潛熱，因此需要使用在89°C區(qū)域能夠 得到0. 6Mpa壓力的R-123流體，上述R-123絕熱膨脹后冷卻濕蒸氣使其液化而永久重復(fù)使 用。
[0013] 發(fā)明的效果
[0014] 本發(fā)明將空氣中的潛熱吸收到裝置內(nèi)，使用氨作為工作流體，并且使用 R-123(CHCL2CF3)作為熱交換器制冷劑使R-123強(qiáng)制對(duì)流，從而將熱能轉(zhuǎn)換為電能，由此解 決不足的電力難的同時(shí)，抑制目前地球環(huán)境條件下使用如煤炭、石油等以碳為介質(zhì)的高熱 源，具有能夠解決二氧化碳的增加和空氣中潛熱的增加問題的特殊效果。
【附圖說明】
[0015]圖1為示出本發(fā)明的利用空氣（大氣）潛熱的發(fā)電裝置的剖視圖。
[0016] 圖2為示出T-S(溫度-熵）線圖及不同區(qū)間的熱效率的圖。
[0017] 附圖標(biāo)記的說明
[0018] 10:空氣（大氣） 20 :氨蒸發(fā)器
[0019] 30:熱栗 40:膨脹閥
[0020] 50:第一強(qiáng)制循環(huán)器 60:第二強(qiáng)制循環(huán)器
[0021] 70:濕蒸氣冷卻器 80:第一壓縮馬達(dá)
[0022] 90 :第二壓縮馬達(dá) 100 :熱交換器
[0023] 110:R-123 制冷劑 120:蒸氣機(jī)
[0024] 130:無刷發(fā)電機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，使得本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員能夠容易地實(shí)施。
[0026] 本發(fā)明能夠由各種不同方式實(shí)現(xiàn)，并不局限于在這里說明的實(shí)施例。
[0027]圖1為示出本發(fā)明的利用空氣（大氣）潛熱的發(fā)電裝置的剖視圖，圖2為示出 T-S(溫度-熵）線圖及不同區(qū)間的熱效率的圖。
[0028] 將空氣10中包含的熱量（潛熱）中25°C的空氣作為熱源，在氨蒸發(fā)器20利用管 道內(nèi)的氨（nh3)制冷劑來吸收熱量。
[0029] 將被利用的空氣（大氣）通過第一強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)50向外部排出。
[0030] 通過熱栗30壓縮被氣化的氨（NH3)制冷劑，壓縮比為4.94時(shí)排出溫度為 1687. 7kj/kg+44. 4kj/kg= 1732.lkj/kg，因此，根據(jù)過熱蒸氣表，使用約上升至118°C~ 119°C的溫度作為熱交換器100的用于使R-123制冷劑110氣化的高熱源能源。
[0031] 在這里，根據(jù)熱力學(xué)第二定律中的克勞修斯（Clausius)表述，壓縮后溫度需要借 助接收外部動(dòng)力的壓縮機(jī)上升，并且根據(jù)波義耳-查理定律，將根據(jù)規(guī)定的氣體受壓力則 溫度增加的原理上升的溫度作為利用絕熱膨脹得到機(jī)械能的熱源。
[0032] 并且，根據(jù)如另一條熱力學(xué)定律開爾文弗蘭克的表述，"理想工作的熱機(jī)熱效率也 不可能是100%。"，計(jì)算出使蒸氣機(jī)工作的絕熱膨脹過程的熱效率（之后計(jì)算時(shí)14. 86% ) 來計(jì)算功率。
[0033] 將壓縮的氨（NH3)的約118°C程度的蒸氣作為高熱源來使R-123溶液（CHCL2CF3) 氣化，蒸氣機(jī)120將0. 61MPa狀態(tài)下的R-123制冷劑110的飽和蒸氣作為熱源使其絕熱膨 脹，從而將熱轉(zhuǎn)換為功，來使蒸氣機(jī)120工作，并通過與上述蒸氣機(jī)120聯(lián)動(dòng)的無刷發(fā)電機(jī) 130生產(chǎn)電。
[0034] 在這里，將壓縮的氨（NH3)的約118°C程度的蒸氣作為高熱源來使R-123溶液 (CHCL2CF3)氣化，R-123的特性如表1。
[0035]表1
[0036](Tablei)
[0037] 用于誘導(dǎo)性能系數(shù)權(quán)重計(jì)算的基礎(chǔ)狀態(tài)量R-123溶液的熱狀態(tài)量
[0038]
[0039] 如上表，上述蒸氣機(jī)120將0. 61MPa(88. 935°C)狀態(tài)下的R-123飽和蒸氣作為熱 源使其絕熱膨脹，從而起到將熱轉(zhuǎn)換為功的作用。
[0040] 從上述蒸氣機(jī)120排出的濕蒸氣通過第二壓縮馬達(dá)90壓縮，并通過濕蒸氣冷卻器 70液化，通過第二強(qiáng)制通風(fēng)機(jī)60排出放出的周邊熱量。
[0041] 為了繼續(xù)反復(fù)使用R-123制冷劑，需要液化之后通過壓縮馬達(dá)80加速并再次投入 到熱交換器100內(nèi)，但是冷卻器不設(shè)置消耗額外電力的冷卻裝置，而是采用在產(chǎn)生冷風(fēng)的 氨蒸發(fā)器20后設(shè)置上述濕蒸氣冷卻器70來實(shí)現(xiàn)自然冷卻的方法。
[0042] 另一方面，將通過上述熱交換器100的高壓的氨輸送到上述氨蒸發(fā)器20之前通過 膨脹閥40減壓至低壓，并調(diào)節(jié)氨的流量。
[0043] 在這里，吸收空氣中潛熱的熱能的量由表示冷凍裝置效率的性能系數(shù)（C. 0.P)說 明，上述性能系數(shù)（C.0.P)根據(jù)空氣溫度（蒸發(fā)溫度）、冷凝器溫度、冷凝方法、熱傳遞方法 及材質(zhì)、壓縮方法及壓縮機(jī)性能、逆變器方式適用與否等各種變數(shù)而不同。
[0044] 本發(fā)明中，假設(shè)空氣溫度以25 °C為基準(zhǔn)，在冷凝溫度的溫度上升區(qū)間為 57. 893°C，氣化區(qū)間為89°C，使用氨（NH3)和R-123制冷劑等作為工作流體，區(qū)別為以下溫 度上升至氣化溫度的步驟和在88. 935°C氣化的過程的步驟，計(jì)算出性能系數(shù)（C.O.P)及根 據(jù)R-123溶液的熱傳遞過程變化而變化的熱量，求出消費(fèi)熱能的比率，
[0045] 1)溫度上升區(qū)間（R-123制冷劑從27°C上升至89°C的區(qū)間）的性能系數(shù)及熱消耗 量的計(jì)算
[0046] (273. 15+57. 893V(273.