[发明专利]回热式热力循环与回热式气体热动装置

说明书

本发明提供回热式热力循环与回热式气体热动装置，属于热力学与热动技术领域。一定质量的工质依序进行七个过程——升压过程12，自循环工质吸热过程23，自高温热源吸热过程34，降压过程45，向循环工质放热过程56，降压过程67，向低温热源放热过程71——组成回热式热力循环；基于回热式热力循环，构建相应的回热式气体热动装置。

技术领域：

本发明属于热力学与热动技术领域。

背景技术：

冷需求、热需求和动力需求，为人类生活与生产当中所常见。以气体为循环工质，基于布雷顿正向循环的气体动力装置，是实现热变功的重要手段；在适当条件下——比如，循环工质流经膨胀机出口时的温度必须要大于压缩机出口的温度——采用回热手段，以提高热效率。不过，在传统的气体动力装置中，由于气体工质以显热方式获取高温热负荷，需要大流量以提高装置热变功负荷；叶轮式压缩机适合输送大流量工作介质，但要求较低的压缩比；因此，在气体热动装置中，采取适当的技术手段来降低压缩比具有积极意义。

本发明提出了一种新的回热式热力循环，其回热技术手段的采用以降低压缩比为目的，且不受制于循环工质膨胀过程末端温度必须超过压缩过程末端温度条件限制，并保持热效率的合理化；基于新的回热式热力循环，本发明给出了多个具体的回热式气体热动装置。

发明内容：

本发明主要目的是要提供回热式热力循环与回热式气体热动装置，具体发明内容分项阐述如下：

1.回热式热力循环，是指由一定质量的循环工质依序进行的七个过程——升压过程12，自循环工质吸热过程23，自高温热源吸热过程34，降压过程45，向循环工质放热过程56，降压过程67，向低温热源放热过程71——组成的闭合过程；其中，过程56的放热满足过程23的吸热。

2.回热式气体热动装置，主要由膨胀机、双能压缩机、喷管、高温热交换器、低温热交换器和回热器所组成；膨胀机有循环工质通道经回热器和喷管与低温热交换器连通，低温热交换器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通，回热器还有循环工质通道经高温热交换器与膨胀机连通；高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，低温热交换器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成回热式气体热动装置。

3.回热式气体热动装置，主要由膨胀机、扩压管、喷管、高温热交换器、低温热交换器和回热器所组成；膨胀机有循环工质通道经回热器和喷管与低温热交换器连通，低温热交换器还有循环工质通道经扩压管与回热器连通，回热器还有循环工质通道经高温热交换器与膨胀机连通；高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，低温热交换器还有冷却介质通道与外部连通，形成回热式气体热动装置。

4.回热式气体热动装置，主要由膨胀机、双能压缩机、膨胀增速机、高温热交换器、低温热交换器和回热器所组成；膨胀机有循环工质通道经回热器和膨胀增速机与低温热交换器连通，低温热交换器还有循环工质通道经双能压缩机与回热器连通，回热器还有循环工质通道经高温热交换器与膨胀机连通；高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，低温热交换器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机和膨胀增速机连接双能压缩机并传输动力，形成回热式气体热动装置。

5.回热式气体热动装置，主要由膨胀机、压缩机、高温热交换器、低温热交换器和回热器所组成；膨胀机有循环工质通道与低温热交换器连通，低温热交换器还有循环工质通道经压缩机和回热器与高温热交换器连通，高温热交换器还有循环工质通道与膨胀机连通，膨胀机还有循环工质通道经回热器与自身连通；高温热交换器还有热源介质通道与外部连通，低温热交换器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接压缩机并传输动力，形成回热式气体热动装置。

6.回热式气体热动装置，主要由膨胀机、双能压缩机、喷管、低温热交换器和回热器所组成；外部有热源介质通道与膨胀机连通，膨胀机还有热源介质通道经回热器和喷管与低温热交换器连通，低温热交换器还有热源介质通道经双能压缩机与回热器连通，回热器还有热源介质通道与外部连通；低温热交换器还有冷却介质通道与外部连通，膨胀机连接双能压缩机并传输动力，形成回热式气体热动装置。