自蒸汽机发明至今天,烧开水一直都是人类能源的主要来源,也就是液态受热变气态,体积膨胀来推动热机运行,使热能转机械能加以利用。这些热源温度都在几百或上千度,被称为高级热能,冷源为大气或海水,如水蒸气温度在300-400度,尾气100度左右,这些热能被称为废热,热机转化的电能或机械能最终还是变为热能,这些热都排放到地球环境中,最终使得地球变暖,温暖我们人类。 这些废热还能不能再次用来转化为机械能呢?或者说直接用环境热能转机械能呢?今天来说,答案已经有了。我们知道,很多气体的液化温度很低,如液氮,液氢,液氦,这些气体在密闭容器中,在常温时吸热汽化会产生巨大的压力,发生爆炸也是常有的事,那么用环境热能来加热这些液态气体就可以使环境热能转为机械能,这其实是很多人都能想到的原理,更多的人想到的是液态气体汽化后如何再液化,假如汽化后做功1KJ,而常见的再次液化要消耗5KJ甚至更多,这个差距实在是太大了,尤其是液化氦气,一般方法功耗比1:100都不止,那么有没有办法使氦气液化消耗功率低于做功功率呢?方法肯定是找到了,不然也不会整天在这发帖推荐大家来看氦动力设置(环境热能转机械能设置)。 任何气体的液化与温度和压力息息相关,温度为主,压力为辅,温度主要靠冷源,如水蒸气用大气或海水做冷源,常压即可液化,其他气体达不到临界温度再高的压力也不可能液化。可氦气的临界温度-268度,你拿什么冷源来放热呢?就没有比这温度再低的冷源了,写神话故事呢。 那就用神奇的方法来续写这个神话故事,此设置用液氦为工质,吸热汽化膨胀后来做功,那我们就用这些初始的液氦为冷源,吸收做工后的尾气氦气的热能,使尾气温度接近液氦温度,尾气留有一定的压力,再通过多级节流来使氦气液化。大体过程如此,细节后面详细解释。 先说一下换热,也就是液氦同尾气的换热。一外绝热内双层换热管路,一端进液氦,一端进等量气氦,当换热面积足够时,液氦的出端温度将无限接近进端气氦温度,同样,气氦的出端温度会接近液氦温度,理论上是无限接近,实际上要控制温差在5度内,也就是-268-5=-263度内,温度越低越好,为了减小节流和换热时的液化热,我们将液化室压力设置在其临界压力附近,减小了液化热,会使节流后的液化率大大提高,未液化氦气再去加压,用其自身放热,再节流液化。 这个设置目前仅有氦气可以用来做工质,主要是氦气的临界温度和常压液化温度只有1度之差,临界5.2K,常压4.2K,临界压力0.23MPa,代入其他气体均不能正常运行。 图中的数值有些是设定值,以利于运行过程中的计算,如气缸进气量,以及温度和压力,气缸的排气压力,液化室压力和温度,有些是计算值,如气缸排气温度,压缩机排气温度,气动机,压缩机,高压液氦泵等功率。