[发明专利]新型斯特林热机

说明书

技术领域

本发明提供一种以空气或氢气或制冷剂为工质的新型斯特林热机。这种新型斯特林热机包括膨胀机、发动机、气缸、密封容器等主要部件。这种新型斯特林热机能够利用环境大气压力做功，因而其输出功和效率都比常规热机高。

背景技术

我们知道，常规热机比较耗能，而全球面临着地球变暖、化石燃料日渐枯竭的问题，常规斯特林热机不能利用环境大气压力做功。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能够利用环境大气压力做功的新型斯特林热机。这种新型热机包括两台或多台等温放热压缩做功气缸、膨胀机或双作用气缸、三通阀或多通阀、换热系统、密封容器等主要部件，并利用密封容器内压力做功。

热力学循环类似于斯特林循环，斯特林循环由等温放热压缩、等容吸热升温、等温吸热膨胀、等容放热冷却等四个过程组成。

等温放热压缩做功气缸是工质等温放热压缩时的动力输出机构。活塞能够在气缸中往复移动，每个气缸都有进汽阀和排汽阀，进汽阀和排汽阀安装在气缸底部，进汽阀连接膨胀机或双作用气缸出口，排汽阀连接膨胀机或双作用气缸进口，相应地，三通阀或多通阀安装在膨胀机或双作用气缸的出口和进口。这些气缸安装在密封容器内，密封容器内充满高压空气，膨胀机或双作用气缸的出口压力大于或等于密封容器内压力。这些气缸通过换热系统吸热或放热。

膨胀机或双作用气缸是工质等温膨胀时的动力输出机构。

高温高压的工质流经膨胀机或双作用气缸时是等温吸热膨胀过程，工质流经膨胀机或双作用气缸后降低，

工质离开膨胀机或双作用气缸后进入一个等温放热压缩做功气缸。开始时，进汽阀和排汽阀关闭，活塞在气缸底部。工作时，进汽阀打开，因密封容器内压力小于或等于膨胀机或双作用气缸出口压力，活塞将会移动到气缸顶部，这个过程类似于奥托循环热机的吸气冲程。当活塞移动到气缸顶部时，把活塞固定在气缸顶部，关闭进汽阀，关闭进汽阀后，从膨胀机或双作用气缸出来的工质进入其它的等温放热压缩做功气缸，打开换热系统阀门，利用水冷却此气缸，此过程是等容放热冷却过程，并把放出的热量传给另一等温放热压缩做功气缸。

当此气缸内工质温度等于环境温度时，松开活塞，关闭换热系统阀门，启动冷却风扇，使此气缸作等温压缩放热过程，亦可停用冷却风扇，使此气缸作绝热压缩过程。因为气缸内压力低于密封容器内压力，密封容器内压力将会压迫活塞向气缸底部移动，密封容器内压力对活塞做功，活塞带动发动机工作，密封容器内压力做功是可以被新型热机利用并输出的。

当气缸内压力等于密封容器内压力时，关闭冷却风扇，打开换热系统阀门，吸收另一等温放热压缩做功气缸等容放热冷却过程放出的热量，此过程是等容吸热升温过程。

当工质温度升高到热源温度时，打开等温放热压缩做功气缸的排汽阀，工质进入膨胀机或双作用气缸，工质吸收热源热量作等温吸热膨胀做功过程。当活塞活塞移动到气缸底部时，排汽阀关闭，完成整个循环。

具体实施方式

下面介绍一具体实施例，具体实施方式不局限于此一例。

设新型热机的工作温区为300K～600K，工质为空气，工作压力为：高压(膨胀机进口压力)0.404MPa，低压(等容放热后压力)0.105MPa，密封容器内充满空气，压力为0.202MPa。

工质在膨胀机进口时压力为0.404MPa，温度为600K，工质流经膨胀机时是等温吸热膨胀过程，工质流经膨胀机后压力降为0.21MPa，温度为600K。

工质离开膨胀机后进入一个等温放热压缩做功气缸。气缸安装在密封容器内，进汽阀和排汽阀安装在气缸底部，开始时，进汽阀和排汽阀关闭，活塞在气缸底部。工作时，进汽阀打开，因密封容器内压力0.202MPa小于膨胀机出口压力0.21MPa，活塞将会移动到气缸顶部，当活塞移动到气缸顶部时，把活塞固定在气缸顶部，关闭进汽阀，打开换热系统阀门，利用水冷却此气缸，此过程是等容放热冷却过程，并把放出的热量传给另一气缸。

由于此过程是等容放热冷却过程，当此气缸内工质温度等于环境温度300K时，气缸内压力将会降低到0.105MPa。

当此气缸内工质温度等于环境温度时，松开活塞，关闭换热系统阀门，启动冷却风扇，使此气缸作等温压缩放热过程。因为气缸内压力0.105MPa低于密封容器内压力0.202MPa，密封容器内压力将会压迫活塞向气缸底部移动，活塞带动发动机工作，密封容器内压力做功是可以被新型热机利用并输出的。