基于空間對流層冷態(tài)氣源開發(fā)冷熱空氣發(fā)動機應用技術的制作方法
【專利說明】基于空間對流層冷態(tài)氣源開發(fā)冷熱空氣發(fā)動機應用技術
[0001]技術背景:當下，人類面臨著石油枯竭的危機形勢，這就需要不斷尋求開發(fā)新的能源替代品。而C02干冰在室溫環(huán)境下的氣化是人盡皆知的一種物理現(xiàn)象。假如C02干冰這是一種非常易于得到的一種狀態(tài)，那么也就是說人類就獲得了一種廉價的能源替代品，人類將會有取之不盡、用之不竭的環(huán)保、安全、無毒、廉價的清潔新能源。
[0002]在人類生存的自然環(huán)境中，就是一種室溫環(huán)境下的狀態(tài)(他是一種常溫下的相對熱源)。因此圍繞“C02干冰在室溫環(huán)境下的氣化”這一自然規(guī)律，如果我們可以輕易地實現(xiàn)另外的一種低溫狀態(tài)，那么就可以說我們已經實現(xiàn)了取之不盡的“C02干冰”所創(chuàng)造的新能源。
[0003]一、目前我們知道兩個公認的基本事實是:
[0004]1.在室溫下，一部分二氧化碳蒸氣被冷卻到_56°C左右時，就會凍結成雪花狀的固態(tài)二氧化碳。
[0005]2.對流層位于大氣的最低層，集中了約75%的大氣質量和90%以上的水氣質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節(jié)而變化。在低緯度地區(qū)平均高度為17?18千米，在中緯度地區(qū)平均為10?12千米，極地平均為8?9千米；對流層中，氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米，氣溫約降低0.65°C。對流層的氣溫隨高度增加而降低，高度每增加100米，氣溫下降0.65°C，低緯度地區(qū)對流層頂的氣溫約_83°C，高緯度地區(qū)對流層頂的氣溫約_53°C。由于近地層的空氣接受地面的熱輻射后溫度升高與高空冷空氣發(fā)生垂直方向的對流，構成了對流層空氣的強烈對流運動。
[0006]在自然界，尤其是在太空中非常容易獲得極限低溫和極限高溫，在地球的南北極有豐富的驟冷資源，在大陸地區(qū)海拔達到三千米以上，也非常容易獲得低溫冷空氣。基于這種情況我們可以實現(xiàn):基于空間對流層冷態(tài)氣源開發(fā)冷熱空氣發(fā)動機的應用技術就成為一種相對成熟的理論。
[0007]二、熱脹冷縮技術原理分析:
[0008]目前人類利用熱能的方式(包括氫能的利用)還主要是將室溫狀態(tài)的氣、液體流體加熱到高溫狀態(tài)，從而通過物質從低溫過渡到高溫過程中，物質發(fā)生膨脹而產生動力。比如當初在十九世紀的蒸汽機時代，他是將室溫的液態(tài)水通過燃燒煤炭加熱到沸騰的臨界點狀態(tài)，水由液態(tài)轉化為氣態(tài)的水蒸氣，體積發(fā)生急劇的膨脹，從而使蒸汽機應用達到了當時的鼎盛時期。
[0009]1、在目前工業(yè)發(fā)展中的發(fā)電廠，他使用的大型蒸汽鍋爐也應運到水蒸氣沸騰的臨界點狀態(tài)?；鹆Πl(fā)電廠的發(fā)電原理的可以理解為:冷水在鍋爐加熱，分子間作用力加大，表現(xiàn)為同一方向的高壓蒸汽(由于鍋爐是固定的，依據動量守恒定律，他的方向與鍋爐是相反的)，他相對于鍋爐以相反的高壓蒸汽膨脹做功從而推動汽輪機發(fā)電。所以說熱脹冷縮是萬變不離其宗的主要規(guī)律。
[0010]2、關于風形成的過程。如果給風下一個簡單的定義，可以這樣說:空氣在水平方向上的流動就叫做風。風是由于空氣受熱或受冷而導致的從一個地方向另一個地方產生移動的結果。我們知道，太陽照射著地表的不同區(qū)域，空氣受陽光的照射后，就造成了有的地方空氣熱，有的地方空氣冷。熱空氣比較輕，容易向高處飛揚，就上升到了周圍的冷空氣之上；而冷空氣比較重，會向較輕空氣的地方流動，于是空氣就發(fā)生了流動現(xiàn)象，這樣就產生了風。風的形成過程說明冷空氣受熱膨脹，從而在宏觀表現(xiàn)為定向的風力。美國的龍卷風的威力相當大是有目共睹的事實。
[0011]3、關于汽油、柴油發(fā)動機，他是將冷熱空氣置于一容器內，“空氣”表現(xiàn)為相對的冷空氣，“汽油柴油在點燃的瞬間”表現(xiàn)為熱空氣，因此可以說明在同一個燃燒室內，相對的冷空氣在較短的時間段內升溫而造成氣體膨脹，類似于風的情況也是熱脹冷縮的物理現(xiàn)象，總是相對慢的過程從而產生動力。
[0012]4、關于在汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機中增加“中冷器”的原理描述。
[0013]中冷器是增壓系統(tǒng)的一部分。由于這個散熱器位于發(fā)動機和渦輪增壓器之間，所以又稱作中央冷卻器，簡稱中冷器。中冷器的理解是:增加了相對的冷空氣，即增加了單位體積的冷空氣，在燃燒室內汽油點燃放熱會促使更多的冷空氣發(fā)生膨脹，即分子間作用力加大，宏觀上表現(xiàn)為發(fā)動機有力。
[0014]5、實踐經驗的總結，司機師傅經常有這樣的工作經歷，在天氣涼的時候開車或在冬季開車，感覺到汽車運行有力。他其實是“中冷器”的延伸，其實就是增加了相對的冷空氣。
[0015]因此基于以上幾點的重新分析，動力產生的實質還是熱脹冷縮的基本原理
[0016]三、總結性結論與制造冷熱發(fā)動機
[0017]所以種種事實都說明，現(xiàn)代工業(yè)利用能源的方式可以歸納為:通過消耗能源促成兩種溫差狀態(tài)的物質發(fā)生膨脹產生可利用的動力?？梢哉f，目前人類利用能源的基礎是想辦法進行加熱，比如煤炭的燃燒、核能的大量放熱、太陽能的加熱但是如果我們換一種思維方式，我們是降低一種物質的溫度使他成為低溫狀態(tài)，那么他對于室溫狀態(tài)的空氣來說，他就是一種相對的高溫狀態(tài)，這樣同樣可以創(chuàng)造兩種不同溫差的狀態(tài)。這就是說我們能夠創(chuàng)造或者利用低溫狀態(tài)這種冷資源，我們就可以向自然界索取一種新能源了 ！
[0018]因此，基于位于大氣中的對流層低溫可利用資源，我們可以將他抽采到地面，對C02氣體作用而生成干冰，這就是說可以獲得取之不盡、用之不竭的環(huán)保、安全、無毒、廉價的C02干冰低溫狀態(tài)冷資源。其次在人類生存的自然環(huán)境中是一種相對的室溫熱源，這種狀態(tài)同樣是取之不盡、用之不竭的，尤其是在地球上的夏季，或者在全年中的熱帶、亞熱帶地區(qū)(比如中國的海南島、四川等地區(qū))這種介于20-35攝氏度的室溫更是一種優(yōu)良的室溫熱源。按照“說明書附圖”中附圖1所示，我們可以從方框圖中清晰地了解這兩種狀態(tài)。關于發(fā)動機的工作原理，發(fā)動機技術經過近百年的發(fā)展，已經是相當成熟的技術原理和技術應用，按照附圖2所示，也就是描述“冷熱空氣發(fā)動機的工作原理”的步驟，在發(fā)動機要增加兩個冷、熱進氣口，配合發(fā)動機的沖程有節(jié)奏地通入冷熱氣源，就可實現(xiàn)基于空間對流層冷態(tài)氣源而開發(fā)出冷熱空氣發(fā)動機，從而轉化為可實現(xiàn)、可開發(fā)的、有價值的應用技術。
[0019]四、室溫狀態(tài)下氣體的沸點表(國際標準)
[0020]液氨-33.35°C特殊溶解性:能溶解堿金屬和堿土金屬劇毒性、腐蝕性。
[0021]液態(tài)二氧化硫-10.08°C溶解胺、醚、二硫化碳，多數飽和烴不溶劇毒。
[0022]甲胺-6.3°C是多數有機物和無機物的優(yōu)良溶劑，中等毒性，易燃。
[0023]二硫化碳熔點:-110.8°C沸點46.23°C微溶與水，麻醉性，強刺激性。
[0024]氟利昂-12分子式CC12F2，學名二氟二氯甲烷。熔點_158°C、沸點-29.8°C。無色無味氣體，無刺激性、無腐蝕性。
[0025]氟利昂-13分子式CC1F3，分子量104.46。學名三氟一氯甲烷。熔點_182°C、沸點-82°C、無色氣體。
[0026]二氧化碳密度為1.977克/升，熔點-56.6V (226.89千帕——5.2大氣壓)，沸點-78.5V (升華)。臨界溫度31.10C。常溫下7092.75千帕(70大氣壓)液化成無色液體。液體二氧化碳蒸發(fā)時或在加壓冷卻時可凝成固體二氧化碳，俗稱干冰，是一種低溫致冷劑。
[0027]通過這些數據可以看出，C02最有希望的一種物質，他在低溫狀態(tài)下，會非常容易地生成干冰，也就是非常容易液化，聯(lián)想到氫能的開發(fā)利用，0)2解決了大量廉價地制取、存儲問題。氫能是利用放熱，C02是吸收冷資源制造干冰，目前全國干冰生成廠家有幾十家，他的生產成本是2000元/噸，如果能夠將自然界的深冷資源充分利用，由于C02在空氣中含量充足且制取容易，如工業(yè)化制取C02干冰的成本將會控制在500—800元/噸左右，目前一噸石油的價格是8000元/噸，C02干冰是固體物質，石油是液體物質，雖然目前沒有直接的對比關系，但是可以明顯看出0)2干冰在經濟性上有很強的優(yōu)勢，包括目前在開發(fā)的氫能工藝，C02干冰終會將成為“新能源”的替代品，他將改寫石油的霸主地位，并成為一種易于制取、存儲、運輸、環(huán)保、安全、無毒、廉價的清潔新能源。
[0028]由于C02干冰是一種臨界狀態(tài)的固態(tài)，在汽化過程中單位體積的氣體會迅速增力口，宏觀上表現(xiàn)為作用力大。蒸汽機的應用也是利用了水在100°c的臨界狀態(tài)，如果把水從60°C加熱到80°C，水的體積變化不明顯，但是從80°C加熱到100°C以上體積變化非常明顯，在現(xiàn)代電力工業(yè)，水從室溫狀態(tài)加熱到100°C的臨界狀態(tài)，溫差跨度大，這就需要消耗巨大的煤炭資源。相反在自然界有豐富的深冷資源，制造C02干冰就非常容易了。達到C02干冰的臨界狀態(tài)，自然界的室溫(_20°C -40°C )就是絕佳的相對高溫狀態(tài)，自然界幾乎是取之不盡，用之不竭，如果再利用一下太陽能(我們指大規(guī)模的太陽能聚光加熱空氣，非傳統(tǒng)太陽能電池板)效果會更好，我們輕而易舉從自然界得到高溫狀態(tài)，因此將來的石油加工煉制、汽車工業(yè)和電力工業(yè)都會發(fā)生巨大的變革。
【主權項】
1.技術特征:圍繞“C02干冰在室溫環(huán)境下的氣化”這一物理現(xiàn)象的自然規(guī)律，通過延伸輕易地實現(xiàn)另外的一種低溫狀態(tài)，并通過制造冷熱發(fā)動機進行能量轉化，從而實現(xiàn)了取之不盡的“C02干冰”所創(chuàng)造的新能源使用以及電力工業(yè)的變革。 一、在自然界可利用的基本事實特征:在自然界位于大氣的最低層的對流層，集中了約75%的大氣質量和90%以上的水氣質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節(jié)而變化。對流層中，氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米，氣溫約降低0.65°C。對流層的氣溫隨高度增加而降低，高度每增加100米，氣溫下降0.65°C，低緯度地區(qū)對流層頂的氣溫約_83°C，高緯度地區(qū)對流層頂的氣溫約-53 °C。 從大氣中的對流層中將可利用低溫資源抽采到地面，對C02氣體作用而生成干冰，獲得取之不盡、用之不竭的環(huán)保、安全、無毒、廉價的C02干冰低溫狀態(tài)資源。2.在人類生存的自然環(huán)境中是一種相對的室溫熱源，這種狀態(tài)同樣是取之不盡、用之不竭的，在地球上的夏季，或者在全年中的熱帶、亞熱帶地區(qū)(比如中國的海南島、四川等地區(qū))這種介于20-35攝氏度的室溫更是一種優(yōu)良的室溫熱源。 二、基于空間對流層冷態(tài)氣源開發(fā)冷熱空氣發(fā)動機的技術原理: 基于上述客觀規(guī)律的情況可以實現(xiàn)開發(fā):基于空間對流層冷態(tài)氣源開發(fā)冷熱空氣發(fā)動機的應用技術。關于發(fā)動機的工作原理，有經過近百年的發(fā)展相當成熟的技術原理和技術應用，在發(fā)動機增加兩個冷熱進氣口，配合發(fā)動機沖程有節(jié)奏地通入冷熱氣源，就可實現(xiàn)基于空間對流層冷態(tài)氣源而開發(fā)出冷熱空氣發(fā)動機的應用技術。
【專利摘要】圍繞“CO2干冰在室溫環(huán)境下的氣化”這一物理現(xiàn)象的自然規(guī)律，通過延伸輕易地實現(xiàn)另外的一種低溫狀態(tài)，并通過制造冷熱發(fā)動機進行能量轉化，從而實現(xiàn)了取之不盡的“CO2干冰”所創(chuàng)造的新能源使用以及電力工業(yè)的變革。
【IPC分類】F01B29/10
【公開號】CN105317463
【申請?zhí)枴緾N201410376704
【發(fā)明人】劉廣明
【申請人】劉廣明
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月21日