[实用新型]非共轭零距高低温热源热气机

说明书

技术领域

本实用新型涉及热能与动力领域，尤其是一种非共轭零距高低温热源热气机。

背景技术

传统热气发动机，即斯特林发动机的应用日趋广泛，但是其机构复杂，加热区和冷却区的面积和加热及冷却时间均受限，为此，急需发明一种结构简单，加热和冷却效率高，功率和体积之比高的新型热气发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：

一种非共轭零距高低温热源热气机，包括压气机、冷却器、加热器和爆排发动机，所述压气机的气体工质出口与所述冷却器的气体工质入口连通，所述冷却器的气体工质出口与所述加热器的气体工质入口连通，所述加热器的气体工质出口与所述爆排发动机的气体工质入口连通，所述爆排发动机的气体工质出口与所述压气机的气体工质入口连通，所述爆排发动机对所述压气机输出动力或迂回输出动力，所述爆排发动机对外输出动力。

在所述爆排发动机的气体工质出口与所述压气机的气体工质入口之间设排气冷却器。

在所述压气机上设压气机冷却器。

在所述爆排发动机上设爆排发动机加热器。

在所述压气机和所述冷却器之间、所述冷却器和所述加热器之间、所述加热器和所述爆排发动机之间、所述爆排发动机和所述压气机之间、所述压气机上和/或所述爆排发动机上设控制阀。

在所述爆排发动机的气体工质出口与所述压气机的气体工质入口之间设排气热交换器，所述冷却器的出口经所述排气热交换器与所述加热器的气体工质入口连通，利用排气的热量将经过所述冷却器冷却后的工质加热后进入所述加热器进一步加热再进入所述爆排发动机内膨胀作功。

所述压气机设为叶轮压气机。

所述爆排发动机设为动力叶轮机。

所述压气机设为活塞式压气机。

所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机。

本实用新型虽然是热气发动机，但是与传统热气发动机(即斯特林发动机)不同，在斯特林发动机中，工质是在单一通道内往复流动，这就给加热区和冷却区带来相当的限制，使加热效率和冷却效率都受影响。不仅如此，在斯特林发动机中，由于工质往复流动，所以无论是加热区还是冷却区都不能进行对流传热，因此传热效率及加热后的最高温度和冷却后的最低温度都受影响，进而影响发动机的效率和功率强度。而本实用新型所公开的非共轭零距高低温热源热气机中工质的流动是按单一方向进行的，形成一个单一流动方向的闭合回路，这样就克服了斯特林发动机的上述缺陷。

本实用新型的原理是将经所述压气机压缩后产生的高压气体工质在所述冷却器中放热降温后进入所述加热器，在所述加热器中吸收热量提高温度后进入所述爆排发动机，在所述爆排发动机中膨胀作功后再进入所述压气机进入下一个工作循环。

本实用新型中的动力叶轮机与叶轮压气机可以同轴设置，也可以非同轴设置，动力叶轮机对叶轮压气机可直接输出动力，也可以间接输出动力。

本实用新型所公开的非共轭零距高低温热源热气机由于气体工质是处于闭合循环状态，所以可以采用效率较高的工质如氦气等；由于加热是采用外燃形式加热，所以可以使用各种燃料，而且由于属于连续燃烧，所以燃烧更容易控制，燃烧效率和排气会更好。

本实用新型所公开的非共轭零距高低温热源热气机由于加热区和冷却区均是连续工作，而且加热区和冷却区的传热面积不受限制，所以传热负荷和效率会有大幅度提高。

本实用新型所述控制阀的开启和关闭根据工作过程加以控制，所述的压气机和所述爆排发动机的排量和/或工作相位可设为不同。本实用新型所述压气机冷却器的设置是为了实现气体工质的恒温或近恒温压缩过程，所述爆排发动机加热器的设置是为了实现气体工质的恒温或近恒温膨胀过程。所谓的恒温是指温度保持不变的过程，恒温压缩是指温度保持不变的压缩过程，恒温膨胀是指温度保持不变的膨胀过程；所谓近恒温是指温度趋于不变的过程，近恒温压缩是指温度趋于不变的压缩过程，近恒温膨胀是指温度趋于不变的膨胀过程。