CN104295328B - 一种介质能发动机装置及其做功方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种介质能发动机装置及其做功方式，包括汽轮机，主轴两端固定于汽轮机上，该主轴上安装有若干个汽轮机叶轮组；所述的与汽轮机相连有两路管道分别是做功管道和热泵管道；所述做功管道上依次连有液体汇集口、出液管道、储液罐、增压泵、热交换器；所述热泵管道上依次连有储液罐、压缩机、热交换器、减压阀、蒸发器，该装置的增压泵、压缩机、发电机都与蓄电池和中央控制器相连，做功管道和热泵管道内注有不同的工作介质并呈独立封闭式循环；本发明的有益效果为：通过该装置及做功方式，使得在介质能利用方面获得突破，同时为新能源的开发利用创造新的领域。

Description

一种介质能发动机装置及其做功方式

技术领域

本发明属于发动机装置技术领域，特别是一种双工质独立封闭循环汽轮式介质能发动机装置及其做功方式。

背景技术

现有的通过介质能做功的装置很多，例如我们有利用地热能；蕴藏在水里的热能；还有空气能等作为热源，来为我们生活所用。这些都是地球上取之不尽用之不竭的绿色能源，也是作为人类着眼长远所需能源的最好选择。这些能源不仅绿色环保，而且也不会像矿石能源那样不可再生，最主要的在于这些能源时刻在我们周围无需运输或者提炼。但目前来说我们还没有一项具体可靠的技术把这些能源直接转化为动能或电力为我们所用。明确来说我们现在最常用也是最方便的能源就是电，对于发电所采用能源方式现在也很多，有利用水力发电的其受限于地理位置，工程庞大，造价高昂；有利用核能的，但安全性值得我们担心；有利用光伏发电的，但受限于造价以及实际利用成本；目前我们最为常用的还是矿石能源来发电，为此对环境造成了极大的破坏，以及人类对矿石能源的掠夺使得赖以生存的地球已经不堪重负，况且这些能源总有用完的那一天。因此我们迫切需要选择其他可代替的能源，而且需要制造成本低，能源获取方便，不会对环境造成破坏的能源来为我们不断发展的社会服务。本发明主要提供了一种以介质能包括蕴藏在地底下的地热能、随处飘着的空气能、以及江河湖海的水能等。大家都知道任何在绝对0度以上的物质都有能量，例如我们地球上的水，它所蕴藏的能量是非常大的。首先我们用最简单的数据来设想一下，假如我们将1吨的水，让它从20℃降10℃，那么它需要释放将近4.2×10⁷焦≈12千瓦的热量，相当于完全燃烧约12升汽油，或是完全燃烧约15公斤标准煤的热量。我们知道12升的汽油足以驱动一辆普通轿车让它行驶100多公里，同时12kw的电力也足以让一户普通家庭用上好几天。由此可见，本发明就是为了将这些随处都在的能源通过一个做功系统把它转换成电力或为其他装置提供动力，这也是本发明的核心部分所在。随着科学技术的不断发展，热泵技术已经进入了比较成熟的阶段，产热比可达到1：7，意味着利用1kW功率的能量可以释放出多达7千瓦的能量，再则汽轮机的热利用率也可以达到50％左右，结合这两项技术我们完全可以制作出通过吸收不同介质当中的热量，利用汽轮机做功的方式产生动能这样一套装置出来。也可通过本发明的装置，我们就可以利用地热来发电，可以吸收水中的能量作为船舶的动力，也可以吸收空气当中的热量转换成动力来驱动汽车。同时在为我们所用的同时丝毫没有废气的产生，正真做到绿色环保，取之不尽用之不竭。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、能源获取新颖、采用独立双工作介质封闭循环做功方式能源利用更加高效的介质能发动机装置及其做功方式。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，包括汽轮机，主轴两端固定于汽轮机上，并连接有发电机，该主轴上安装有若干个汽轮机叶轮组；所述的与汽轮机相连有两路管道分别是做功管道和热泵管道；所述做功管道上依次连有液体汇集口、出液管道、储液罐、增压泵、热交换器；该热交换器通过该做功管道与所述汽轮机两端各设有的气体喷嘴相连，该气体喷嘴与主轴呈45°角安装；所述热泵管道上依次连有储气罐、压缩机、热交换器、减压阀、蒸发器，该蒸发器设置于各种不同介质可充分接触部位，与外部介质进行热交换并通过该热泵管道与所述汽轮机内壁的冷凝管道相连，该冷凝管道外壁设有散热片固定在汽轮机内壁，该装置的增压泵、压缩机、发电机都与蓄电池和中央控制器相连，做功管道和热泵管道的管道内部内注有不同的工作介质并呈独立封闭式循环。

一种采用如上述的介质能发动机装置的做功方式，包括如下步骤：

1)、发动机启动时，中央控制器发出指令使蓄电池给压缩机供电，使得热泵管道内的热泵工作介质开始运转，经过压缩机压缩后的热泵工作介质压力和温度迅速升高，并通过热交换器使得存在于热交换器内的热泵管道内的热泵工作介质的热量传导给做功管道内的做功工作介质，使得做功工作介质逐渐加热汽化，压力上升，汽化后的做功工作介质通过做功管道流向气体喷嘴；出热交换器后的热泵管道内的热泵工作介质温度下降；此时经减压阀减压的热泵工作介质压力迅速下降同时伴随着降温，热泵工作介质被冷凝后流经蒸发器，此时被降温的蒸发器与外界接触的介质产生温差，热泵工作介质通过蒸发器与外界接触的介质进行热交换，热泵工作介质吸收外界热量后进入汽轮机内部的冷凝管道使得整个汽轮机的温度通过中央控制器被保持恒定温度；被汽化的高温高压做功工作介质通过气体喷嘴喷向汽轮机叶轮组，带动汽轮机的主轴开始做功；

2)、同时中央控制器发出指令使蓄电池给增压泵供电，增压泵开始工作，做功管道内的做功工作介质经热交换器被加热成高温高压气体后，经做功管道进入气体喷嘴喷入到汽轮机内部，此时汽化的做功工作介质经汽轮机做功消耗热量和冷凝系统冷却后被凝结成液体并通过离心力作用甩在了汽轮机内壁上，汇集到汽轮机底部的液体汇集口，并通过出液管道流入储液罐，再通过增压泵将做功工作介质增压使做功工作介质进入热交换器内，形成一个做功循环；

3)、与此同时该汽轮机上的冷凝管道内的热泵工作介质带走做功工作介质的残留余热后，汇集到热泵管道进入储气罐后回到压缩机，完成了整个热泵工作循环；

4)、当转速达到800—1500转/分钟时，中央控制器发出指令使蓄电池停止向压缩机和增压泵供电的指令，同时发电机开始发电，并同时向蓄电池、压缩机和增压泵供电，此时发动机正式启动；整个系统由汽化后的高温高压做功介质经气体喷嘴带动汽轮机叶轮组使汽轮机上的主轴顺时针方向高速旋转做功，同时带动发电机发电，发出的电一部分用于带动压缩机和增压泵，另一部分被储存到蓄电池内，或以机械能的方式向外界提供源源不断的动能，此时热泵工作系统和做功工作系统各自连续封闭循环运转；

5)、当发动机停止时，由中央控制器发出指令，停止向增压泵和压缩机供电，此时做功工作介质和热泵工作介质停止循环运转，发动机被停止下来。

作为优选，所述的汽轮机壳内壁设有冷凝管道及均匀排布在冷凝管周围的散热片，所述的汽轮机叶轮组安装于主轴上呈对称均匀分布，并且每组汽轮机叶轮组的直径往中心方向逐渐缩小，整个汽轮机叶轮组呈纺锤形；每个汽轮机叶轮组由若干均匀排列的叶片组成，每片叶片与气体喷嘴入射角之间呈现5—15°的角度倾斜；每组冷凝管道设置于相邻的汽轮机叶轮组中间，位于冷凝管道下端的汽轮机壳上设有液体汇集口，该液体汇集口并联到出液管道汇集于做功管道内。

作为优选，所述热交换器是由两根金属管平行盘绕或平行排列组成，两根金属管外壁分别固定有散热装置，每根金属管两端设有安装接口，安装时两根金属管内的工作介质流动方向为逆向。

作为优选，所述蒸发器安装于各种不同介质可充分接触部位，该不同介质可以是空气或水或土壤，可与空气或水或土壤等进行热交换，从空气或水或土壤中吸收热量。

作为优选，所述的经压缩机压缩后的热泵工作介质，出压缩机后其压力在1—3.5MPa,温度在40—100℃，出热交换器后，压力在1—3.3MPa，温度在10-60℃，再经减压阀减压后，压力为0.1—1MPa，此时被压缩液化的热泵工作介质迅速汽化需向外界吸收大量热量，因此进入蒸发器的温度为-30—-10℃，吸收外界热量后，温度控制在0—20℃进入汽轮机的冷凝管道内，出汽轮机的冷凝管道时的温度为10—40℃，压力为0.1—1.2MPa进入储气罐，最后又回到压缩机内，形成一次热泵工作介质的循环；在做功管道内，出增压泵时的液体增压到0.3—2MPa，温度为10—50℃经热交换器加热汽化，压力升高至0.3—3.5MPa，温度控制在40—120℃，由经气体喷嘴后，遇汽轮机内部低温冷凝成液体，并通过出液管道汇集到做功管道内，此时压力为0.1—1MPa，温度控制在10—40℃，回到增压泵内形成一次做功工作介质的循环。

作为优选，所述的做功工作介质的沸点高于热泵工作介质的沸点，热泵工作介质可以是氨或氟利昂R-12或氟利昂R-22，做功工作介质可以是氟利昂R-11或氟利昂R-114或氟利昂R-21。

本发明的有益效果为：通过该装置及做功方式，使得在介质能利用方面获得突破，同时为新能源的开发利用创造新的领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处放大结构示意图。

图3是本发明的热交换器工作原理图。

附图中的标号分别为：1、汽轮机；2、主轴；3、发电机；4、汽轮机叶轮组；5、储液罐；6、增压泵；7、热交换器；8、压缩机；9、减压阀；10、蒸发器；11、做功管道；12、热泵管道；13、液体汇集口；14、出液管道；15、蓄电池；16、中央控制器；17、散热片；18、气体喷嘴；19、冷凝管道；20、储气罐。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1、2所示，本发明包括汽轮机1，主轴2两端固定于汽轮机1上，并连接有发电机3，该主轴2上安装有若干个汽轮机叶轮组4；所述的与汽轮机1相连有两路管道分别是做功管道11和热泵管道12；所述做功管道11上依次连有液体汇集口13、出液管道14、储液罐5、增压泵6、热交换器7；该热交换器7通过该做功管道11与所述汽轮机1两端各设有的气体喷嘴18相连，该气体喷嘴18与主轴2呈45°角安装；所述热泵管道12上依次连有储气罐20、压缩机8、热交换器7、减压阀9、蒸发器10，该蒸发器10设置于各种不同介质可充分接触部位，并与外部介质进行热交换并通过该热泵管道12与所述汽轮机内壁的冷凝管道19相连，该冷凝管道19外壁设有散热片17固定在汽轮机1内壁，该装置的增压泵6、压缩机8、发电机3都与蓄电池15和中央控制器16相连，做功管道11和热泵管道12的管道内注有不同的工作介质并呈独立封闭式循环。

所述的汽轮机1壳内壁设有冷凝管道19及均匀排布在冷凝管19周围的散热片17，所述的汽轮机叶轮组4安装于主轴2上呈对称均匀分布，并且每组汽轮机叶轮组4的直径往中心方向逐渐缩小，整个汽轮机叶轮组4呈纺锤形；每个汽轮机叶轮组4由若干均匀排列的叶片41组成，每片叶片41与气体喷嘴18入射角之间呈现5-15°的角度倾斜；每组冷凝管道19设置于相邻的汽轮机叶轮组4中间，位于冷凝管道19下端的汽轮机壳上设有液体汇集口13，该液体汇集口13并联到出液管道14汇集于做功管道11内。

所述热交换器7是由两根金属管平行盘绕或平行排列组成，两根金属管外壁分别固定有散热装置，每根金属管两端设有安装接口，安装时两根金属管内的工作介质流动方向为逆向。该金属管一根与做功管道11相连接，另一根与热泵管道12相连接。该做功管道11和热泵管道12内工作介质在热交换器7呈相反方向流动(如附图3所示)。

所述蒸发器10安装于各种不同介质可充分接触部位，该不同介质可以是空气或水或土壤，可与空气或水或土壤等进行热交换，从空气或水或土壤中吸收热量。

本发明的介质能发动机装置的做功方式，包括如下步骤：

1)、发动机启动时，中央控制器16发出指令使蓄电池15给压缩机8供电，使得热泵管道12内的热泵工作介质开始运转，经过压缩机8压缩后的热泵工作介质压力和温度迅速升高，并通过热交换器7使得存在于热交换器7内的热泵管道12内的热泵工作介质的热量传导给做功管道11内的做功工作介质，使得做功工作介质逐渐加热汽化，压力上升，汽化后的做功工作介质通过做功管道11流向气体喷嘴18；出热交换器7后热泵管道12内的热泵工作介质温度下降；此时经减压阀9减压的热泵工作介质压力迅速下降同时伴随降温，热泵工作介质冷凝流经蒸发器10，此时被降温的蒸发器10与外界接触的介质产生温差，热泵工作介质通过蒸发器10与外界接触介质进行热交换，热泵工作介质吸收外界热量后进入汽轮机内部的冷凝管道19使得整个汽轮机1的温度通过中央控制器16被保持恒温；被汽化的高温高压做功工作介质通过气体喷嘴18喷向汽轮机叶轮组4，带动汽轮机1的主轴2开始做功；

2)、同时中央控制器16发出指令使蓄电池15给增压泵6供电，增压泵6开始工作，做功管道11内的做功工作介质经热交换器7被加热成高温高压气体后，经做功管道进入气体喷嘴18喷入到汽轮机内部，此时汽化的做功工作介质经汽轮机1做功消耗热量和冷凝系统冷却后被凝结成液体并通过离心力作用甩在了汽轮机1内壁上，汇集到汽轮机底部的液体汇集口13，并通过出液管道14流入储液罐5，再通过增压泵6将做功工作介质增压使做功工作介质进入热交换器7内，形成一个做功循环；

3)、与此同时该汽轮机1上的冷凝管道19内的热泵工作介质带走做功工作介质的残留余热后，汇集到热泵管道12进入储气罐20后回到压缩机8，完成了整个热泵工作循环；

4)、当转速达到800—1500转/分钟时，中央控制器16发出指令使蓄电池15停止向压缩机8和增压泵6供电的指令，同时发电机3开始发电，并同时向蓄电池15、压缩机8和增压泵6供电，此时发动机正式启动；整个系统由汽化后的高温高压做功工作介质经气体喷嘴18带动汽轮机叶轮组4使汽轮机1上的主轴2顺时针方向高速旋转做功，同时带动发电机3发电，发出的电一部分用于带动压缩机8和增压泵6，另一部分被储存到蓄电池15内，或以机械能的方式向外界提供源源不断的动能，此时热泵工作系统和做功工作系统各自连续封闭循环运转；

5)、当发动机停止时，由中央控制器16发出指令，停止向增压泵6和压缩机8供电，此时做功工作介质和热泵工作介质停止循环运转，发动机被停止下来。

所述的经压缩机8压缩后的热泵工作介质，出压缩机8后其压力在1—3.5MPa,温度在40-100℃，出热交换器7后，压力在1—3.3MPa，温度在10—60℃，再经减压阀9减压后，压力为0.1—1MPa，此时被压缩液化的热泵工作介质迅速汽化需向外界吸收大量热量，因此进入蒸发器10的温度降到-30—-10℃，吸收外界热量后，温度控制在0—20℃进入汽轮机1的冷凝管道19内，出汽轮机1的冷凝管道19时的温度为10—40℃，压力为0.1—1.2MPa进入储气罐20，最后又回到压缩机8内，形成一次热泵工作介质的循环；在做功管道11内，出增压泵6时的液体增压到0.3—2MPa，温度为10—50℃经热交换器7加热汽化，压力升高至0.5—3.5MPa，温度控制在30—90℃，由经气体喷嘴18后，遇汽轮机1内部低温冷凝成液体，并通过出液管道14汇集到做功管道11内，此时压力为0.1—1MPa，温度控制在10—40℃，进入储液罐5回到增压泵6内形成一次做功工作介质的循环。

所述的做功工作介质的沸点高于热泵工作介质的沸点，热泵工作介质可以是氨或氟利昂R-12或氟利昂R-22，做功工作介质可以是氟利昂R-11或氟利昂R-114或氟利昂R-21。

实施例1

结合附图所示：如附图1、2、3所示，本发明包括汽轮机1；主轴2两端固定于汽轮机1上，并连接有发电机3；该主轴2上安装有八组汽轮机叶轮组4，并呈纺锤形对称均匀排列，每边各四组汽轮机叶轮组4，每个汽轮机叶轮组4由若干均匀排列的叶片41组成，每片叶片41与气体喷嘴18入射角之间呈现10°的角度倾斜；所述的与汽轮机1相连有两路管道分别是做功管道11和热泵管道12；所述做功管道11上依次连有液体汇集口13、出液管道14、储液罐5、增压泵6、热交换器7、气体喷嘴18形成一个全封闭循环管路；该热交换器7通过该做功管道11与所述汽轮机1两端各设有的气体喷嘴18相连，该气体喷嘴18与主轴2呈45°角安装；所述热泵管道12上依次连有储气罐20、压缩机8、热交换器7、减压阀9、蒸发器10；该热交换器7是由两根金属管并行排列组成，每根金属管两端设有安装接口，安装时两根金属管内的工作介质流动方向为逆向；该蒸发器10被埋入地下，呈现密集式管网布局，利用地热与蒸发器10产生温差，热泵工作介质通过蒸发器10吸收蕴藏在地下的热量；该蒸发器10通过该热泵管道12与所述汽轮机内壁的冷凝管道19相连；该冷凝管道19外壁设有散热片17固定在汽轮机1内壁，每组冷凝管道19设置于相邻的汽轮机叶轮组4中间，位于冷凝管道19下端的汽轮机壳上设有液体汇集口13，该液体汇集口13汇集于做功管道11内该装置的增压泵6、压缩机8、发电机3都与蓄电池15和中央控制器16相连，做功管道11和热泵管道12内分别注有工作介质氟利昂R-11和氨并呈独立封闭式循环。从上述结构上形成了一个完整的介质能发动机装置。其做工方式如下：a)、当发动机启动时，中央控制器16发出指令使蓄电池15给压缩机8供电，使得热泵管道12内的热泵工作介质开始运转，经过压缩机8压缩后的热泵工作介质氨气压力和温度迅速升高直至压缩成液氨压力达到2.3MPa，温度为85℃，并通过热交换器7使得存在于热交换器7内的热泵管道12内的液氨把做功管道11内的做功工作介质氟利昂R-11逐渐加热汽化，压力上升至2.3MPa，温度为76℃，汽化后的氟利昂R-11通过管道流向气体喷嘴18，而此时经热交换器7流出的热泵管道12内的液氨温度下降到30℃，压力为1.6MPa，再经减压阀9将液氨减压到压力为0.15MPa，此时液氨汽化时需向外界吸收大量热量，直到流入蒸发器10内温度迅速降到-22℃，被埋入地下的蒸发器10且地下温度高于14℃此时蒸发器10管道内的液氨被加热汽化，吸收热量后流出蒸发器10的氨气通过中央控制器温度控制在12℃，压力为0.4MPa，并进入汽轮机内部的冷凝管道19使得整个汽轮机1的温度控制在18℃；b)、同时中央控制器16发出指令使蓄电池15给增压泵6供电，增压泵6开始工作，出增压泵6时的液体氟利昂R-11压力为1.5MPa，温度为22℃，出热交换器7之后的气体氟利昂R-11压力稳定在2.3MPa，温度稳定在76℃，进入气体喷嘴18后被汽化的高温高压氟利昂R-11气体喷向汽轮机叶轮组4，带动汽轮机1的主轴2开始顺时针方向旋转做功，同时气体氟利昂R-11带动汽轮机叶轮组4做功消耗热量和冷凝系统冷却后被凝结成液体并通过离心力作用甩在了汽轮机1内壁上，汇集到汽轮机底部的液体汇集口13，此时汽轮机内压力为0.12MPa，温度为20℃并通过出液管道14流入储液罐5，再通过增压泵6将液态氟利昂R-11增压到1.5MPa使做功工作介质进入热交换器7内，形成一个做功循环。c)、与此同时该汽轮机1上的冷凝管道19内的热泵工作介质氨气带走做功工作介质氟利昂R-11的残留余热后，氨气由热泵管道12进入储气罐20后回到压缩机8，完成了整个热泵工作循环；d)、当转速达到800转/分钟时，中央控制器16发出指令使蓄电池15停止向压缩机8和增压泵6供电的指令，同时带动发电机3开始发电，并同时向蓄电池15、压缩机8和增压泵6供电，此时发动机正式启动；整个系统由汽轮机1的主轴2转速最高为2800转/分钟顺时针方向旋转做功，同时带动发电机3发电，发出的电一部分用于带动压缩机8和增压泵6，另一部分被储存到蓄电池15内，或以机械能的方式向外界提供源源不断的动能，此时热泵工作系统和做功工作系统各自连续封闭循环运转；e)、当发动机停止时，由中央控制器16发出指令，停止向增压泵6和压缩机8供电，此时做功工作介质和热泵工作介质停止循环运转，发动机被停止下来。

整个介质能发动机做功过程，主要利用蒸发器吸收土壤中的热量，通过压缩机作用将热量转移到氟利昂R-11上，使其变成高温高压的气态氟利昂R-11，从而驱动汽轮机运转做功。这套装置适用于地热能丰富地区，利用地热可转换成源源不断的电力。

实施例2

结合附图所示：如附图1、2、3所示，本发明包括汽轮机1；主轴2两端固定于汽轮机1上，并连接有发电机3；该主轴2上安装有八组汽轮机叶轮组4，并呈纺锤形对称均匀排列，每边各四组汽轮机叶轮组4，每个汽轮机叶轮组4由若干均匀排列的叶片41组成，每片叶片41与气体喷嘴18入射角之间呈现12°的角度倾斜；所述的与汽轮机1相连有两路管道分别是做功管道11和热泵管道12；所述做功管道11上依次连有液体汇集口13、出液管道14、储液罐5、增压泵6、热交换器7、气体喷嘴18形成一个全封闭循环管路；该热交换器7通过该做功管道11与所述汽轮机1两端各设有的气体喷嘴18相连，该气体喷嘴18与主轴2呈45°角安装；所述热泵管道12上依次连有储气罐20、压缩机8、热交换器7、减压阀9、蒸发器10；该热交换器7是由两根金属管并行排列组成，每根金属管两端设有安装接口，安装时两根金属管内的工作介质流动方向为逆向；该蒸发器10被安放在水中，并以管网格栅式分布与水接触，利用水温与蒸发器10产生温差，热泵工作介质通过蒸发器10吸收蕴藏在水中的热量；该蒸发器10通过该热泵管道12与所述汽轮机内壁的冷凝管道19相连；该冷凝管道19外壁设有散热片17固定在汽轮机1内壁，每组冷凝管道19设置于相邻的汽轮机叶轮组4中间，位于冷凝管道19下端的汽轮机壳上设有液体汇集口13，该液体汇集口13汇集于做功管道11内该装置的增压泵6、压缩机8、发电机3都与蓄电池15和中央控制器16相连，做功管道11和热泵管道12内分别注有工作介质氟利昂R-21和氟利昂R-22并呈独立封闭式循环。从上述结构上形成了一个完整的介质能发动机装置。其做工方式如下：a)、当发动机启动时，中央控制器16发出指令使蓄电池15给压缩机8供电，使得热泵管道12内的热泵工作介质开始运转，经过压缩机8压缩后的热泵工作介质气态氟利昂R-22压力和温度迅速升高直至压缩成液体氟利昂R-22压力为2.8MPa，温度为52℃，并通过热交换器7使得存在于热交换器7内的热泵管道12内的氟利昂R-22把做功管道11内的做功工作介质氟利昂R-21逐渐加热汽化，压力上升至2.1MPa，温度为45℃，汽化后的氟利昂R-21通过管道流向气体喷嘴18，而此时经热交换器7流出的热泵管道12内的氟利昂R-22温度下降到10℃，压力为2.5MPa的液体，再经减压阀9减压后的液态氟利昂R-22压力为0.17MPa，此时液态氟利昂R-22汽化时需向外界吸收大量热量，直到流入蒸发器10内温度迅速下降到-31℃，被放入水中的蒸发器10且温度高于2℃此时蒸发器10管道内的液态氟利昂R-22被加热汽化，吸收热量后流出蒸发器10的气态氟利昂R-22通过中央控制器温度控制在-2℃，压力为0.2MPa，并进入汽轮机内部的冷凝管道19使得整个汽轮机1的温度控制在3℃；b)、同时中央控制器16发出指令使蓄电池15给增压泵6供电，增压泵6开始工作，出增压泵6时的液体氟利昂R-21压力为1.9MPa，温度为8℃，出热交换器7之后的气态氟利昂R-21压力稳定在2.1MPa，温度稳定在45℃，进入气体喷嘴18后被汽化的高温高压氟利昂R-21气体喷向汽轮机叶轮组4，带动汽轮机1的主轴2开始顺时针方向旋转做功，同时气态氟利昂R-21带动汽轮机叶轮组4做功消耗热量和冷凝系统冷却后被凝结成液体并通过离心力作用甩在了汽轮机1内壁上，汇集到汽轮机底部的液体汇集口13，此时汽轮机内压力为0.15MPa，温度为6℃并通过出液管道14流入储液罐5，再通过增压泵6将做功工作介质增压到1.9MPa使液态氟利昂R-21进入热交换器7内，形成一个做功循环。c)、与此同时该汽轮机1上的冷凝管道19内的热泵工作介质氟利昂R-22带走做功工作介质氟利昂R-21的残留余热后，氟利昂R-22由热泵管道12进入储气罐20后回到压缩机8，完成了整个热泵工作循环；d)、当转速达到1000转/分钟时，中央控制器16发出指令使蓄电池15停止向压缩机8和增压泵6供电的指令，同时带动发电机3开始发电，并同时向蓄电池15、压缩机8和增压泵6供电，此时发动机正式启动；整个系统由汽轮机1的主轴2转速最高为3500转/分钟顺时针方向旋转做功，同时带动发电机3发电，发出的电一部分用于带动压缩机8和增压泵6，另一部分被储存到蓄电池15内，或以机械能的方式向外界提供源源不断的动能，此时热泵工作系统和做功工作系统各自连续封闭循环运转；e)、当发动机停止时，由中央控制器16发出指令，停止向增压泵6和压缩机8供电，此时做功工作介质和热泵工作介质停止循环运转，发动机被停止下来。

整个介质能发动机做功过程，主要利用蒸发器吸收水中的热量，通过压缩机作用将热量转移到氟利昂R-21上，使其变成高温高压的气态氟利昂R-21，从而驱动汽轮机旋转做功。这套装置适用于船舶，利用江河湖海中水的热量，转换成动能，驱使船舶行驶，更省去了燃油的成本，而且不给环境造成影响。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种介质能发动机装置，其特征在于：包括汽轮机(1)，主轴(2)两端固定于汽轮机(1)上，并连接有发电机(3)，该主轴(2)上安装有若干个汽轮机叶轮组(4)；与汽轮机(1)相连有两路管道分别是做功管道(11)和热泵管道(12)；所述做功管道(11)上依次连有液体汇集口(13)、出液管道(14)、储液罐(5)、增压泵(6)、热交换器(7)；该热交换器(7)通过该做功管道(11)与所述汽轮机(1)两端各设有的气体喷嘴(18)相连，该气体喷嘴(18)与主轴(2)呈45°角安装；所述热泵管道(12)上依次连有储气罐(20)、压缩机(8)、热交换器(7)、减压阀(9)、蒸发器(10)，该蒸发器(10)设置于各种不同外部介质可充分接触部位，与外部介质进行热交换并通过该热泵管道(12)与所述汽轮机内壁的冷凝管道(19)相连，该冷凝管道(19)外壁设有散热片(17)，冷凝管道(19)固定在汽轮机(1)内壁，该装置的增压泵(6)、压缩机(8)、发电机(3)都与蓄电池(15)和中央控制器(16)相连，做功管道(11)和热泵管道(12)的管道内部注有不同的工作介质并呈独立封闭式循环。

2.一种采用权利要求1所述的介质能发动机装置的做功方式，其特征在于：包括如下步骤：

1)、发动机启动时，中央控制器(16)发出指令使蓄电池(15)给压缩机(8)供电，使得热泵管道(12)内的热泵工作介质开始运转，经过压缩机(8)压缩后的热泵工作介质压力和温度迅速升高，并通过热交换器(7)使得存在于热交换器(7)内的热泵管道(12)内的热泵工作介质的热量传导给做功管道(11)内的做功工作介质，使得做功工作介质逐渐加热汽化，压力上升，汽化后的做功工作介质通过做功管道(11)流向气体喷嘴(18)；出热交换器(7)后热泵管道(12)内的热泵工作介质温度下降；此时经减压阀(9)减压的热泵工作介质压力迅速下降同时伴随着降温，热泵工作介质被冷凝后流经蒸发器(10)，此时蒸发器(10)与外界介质产生温差，热泵工作介质通过蒸发器(10)与外界介质进行热交换，热泵工作介质吸收外界热量后进入汽轮机内部的冷凝管道(19)使得整个汽轮机(1)的温度通过中央控制器(16)被保持恒定温度；被汽化的高温高压做功工作介质通过气体喷嘴(18)喷向汽轮机叶轮组(4)，带动汽轮机(1)的主轴(2)开始做功；

2)、同时中央控制器(16)发出指令使蓄电池(15)给增压泵(6)供电，增压泵(6)开始工作，做功管道(11)内的做功工作介质经热交换器(7)被加热成高温高压气体后，经做功管道进入气体喷嘴(18)喷入到汽轮机内部，此时汽化的做功工作介质经汽轮机(1)做功消耗热量和冷凝系统冷却后被凝结成液体并通过离心力作用甩在了汽轮机(1)内壁上，汇集到汽轮机底部的液体汇集口(13)，并通过出液管道(14)流入储液罐(5)，再通过增压泵(6)将做功工作介质增压使做功工作介质进入热交换器(7)内，形成一个做功循环；

3)、与此同时该汽轮机(1)上的冷凝管道(19)内的热泵工作介质带走做功工作介质的残留余热后，汇集到热泵管道(12)进入储气罐(20)再进入压缩机(8)，完成了整个热泵工作循环；

4)、当转速达到800—1500转/分钟时，中央控制器(16)发出指令使蓄电池(15)停止向压缩机(8)和增压泵(6)供电的指令，同时发电机(3)开始发电，并同时向蓄电池(15)、压缩机(8)和增压泵(6)供电，此时发动机正式启动；整个系统由汽化后的高温高压做功工作介质经气体喷嘴(18)带动汽轮机叶轮组(4)使汽轮机(1)上的主轴(2)顺时针方向高速旋转做功，同时带动发电机(3)发电，发出的电一部分用于带动压缩机(8)和增压泵(6)，另一部分被储存到蓄电池(15)内，或以机械能的方式向外界提供源源不断的动能，此时热泵工作系统和做功工作系统各自连续封闭循环运转；

5)、当发动机停止时，由中央控制器(16)发出指令，停止向增压泵(6)和压缩机(8)供电，此时做功工作介质和热泵工作介质停止循环运转，发动机被停止下来。

3.根据权利要求1所述的介质能发动机装置，其特征在于：所述的汽轮机(1)壳内壁设有冷凝管道(19)及均匀排布在冷凝管道(19)周围的散热片(17)，所述的汽轮机叶轮组(4)安装于主轴(2)上呈对称均匀分布，并且每组汽轮机叶轮组(4)的直径往中心方向逐渐缩小，整个汽轮机叶轮组(4)呈纺锤形；每个汽轮机叶轮组(4)由若干均匀排列的叶片(41)组成，每片叶片(41)与气体喷嘴(18)入射角之间呈现5°—15°的角度倾斜；每组冷凝管道(19)设置于相邻的汽轮机叶轮组(4)中间，在汽轮机的下部壳体上设有液体汇集口(13)，该液体汇集口(13)并联到出液管道(14)汇集于做功管道(11)内。

4.根据权利要求1所述的介质能发动机装置，其特征在于：所述热交换器(7)是由两根金属管平行盘绕或平行排列组成，两根金属管外壁分别固定有散热装置，每根金属管两端设有安装接口，安装时两根金属管内的工作介质流动方向为逆向。

5.根据权利要求1所述的介质能发动机装置，其蒸发器的特征在于：所述蒸发器(10)安装于各种不同外部介质可充分接触部位，该不同外部介质是空气或水或土壤，可与空气或水或土壤进行热交换，从空气或水或土壤中吸收热量。

6.根据权利要求2所述的介质能发动机装置的做功方式，其特征在于：所述的做功工作介质的沸点高于热泵工作介质的沸点；热泵工作介质是氨或氟利昂R-12或氟利昂R-22；做功工作介质是氟利昂R-11或氟利昂R-114或氟利昂R-21。