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項(xiàng)目名稱(chēng)：

《太陽(yáng)能與化學(xué)能外熱復(fù)合式氦氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)》

發(fā)動(dòng)機(jī)原理

本發(fā)動(dòng)機(jī)是利用預(yù)先儲(chǔ)存在壓力罐內(nèi)的高壓氣體，通過(guò)外加熱后使氣體膨脹。原后進(jìn)入本發(fā)動(dòng)機(jī)的工作機(jī)的氣缸內(nèi)。這時(shí)活塞在高壓下使活塞下行。通過(guò)連軒推動(dòng)曲軸運(yùn)動(dòng)。使曲軸輸出圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩力，轉(zhuǎn)矩力通過(guò)飛輪的平衡后對(duì)邊外輸出動(dòng)力。本發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)氣體與壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系，這一理論把壓縮的氣體加熱后實(shí)現(xiàn)增大它原有的體積而不改變它的壓強(qiáng)，（如設(shè)壓縮機(jī)每工作一次所產(chǎn)生的高壓下的高壓氦氣為V1，設(shè)加熱后膨脹而沒(méi)有改變它壓強(qiáng)的體積是V2。設(shè)壓縮后的高壓氦氣的溫度為T1，加熱后的最高衡溫為T2。那么我們可得出V2的體積是：V2=V1+V1*（T2-T1）/273.6那么V2的體積會(huì)隨它們的溫差而改變。所以的V2體積大于V1的體積。）所以本發(fā)動(dòng)機(jī)從原理來(lái)證明它是工作機(jī)與壓縮之間是有功率差。也就是說(shuō)明本發(fā)動(dòng)機(jī)是一定的動(dòng)力的。

內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)的區(qū)別

《太陽(yáng)能與化學(xué)能外熱復(fù)合式氦氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)》與現(xiàn)有的《內(nèi)燃機(jī)》和《斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)》的區(qū)別：

《太陽(yáng)能與化學(xué)能外熱復(fù)合氦氣循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)》本發(fā)動(dòng)也與內(nèi)燃機(jī)一樣是四個(gè)沖程：一、進(jìn)氣沖程二、壓縮沖程三、進(jìn)入做功沖程四、排氣沖程。只是這四沖程分別在不同的缸內(nèi)完成，（一、進(jìn)氣沖程；二、壓縮沖程）在壓縮機(jī)內(nèi)完成。（三、進(jìn)入做功沖程；四、排氣沖程）在工作機(jī)內(nèi)完成。外加熱就是內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火過(guò)程。加熱后不升壓只增大其體積。本發(fā)動(dòng)機(jī)采用水平對(duì)置式，左右兩邊都是曲軸箱。兩邊都有活塞、連軒、曲軸。一邊連軒與曲軸的支點(diǎn)和曲軸的中心點(diǎn)成90度時(shí)，另一邊的連軒與曲軸的支點(diǎn)和中心點(diǎn)成180度（也就是說(shuō)是直線），減輕主工作曲軸的壓力，使其壓力盡可能的轉(zhuǎn)換成曲軸的轉(zhuǎn)矩力。另一活塞做發(fā)動(dòng)機(jī)的移動(dòng)氣缸蓋。使其往下移動(dòng)。使它們上下行成一個(gè)工作室，其體積是壓縮機(jī)所產(chǎn)生的壓力氣加熱后的體積。這樣達(dá)到儲(chǔ)氣罐內(nèi)的高壓氦氣在一個(gè)固定的氣壓中保持不變。保證常期有壓力氣供加熱后做動(dòng)力源。

《內(nèi)燃機(jī)》現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)也是四個(gè)沖程：一、進(jìn)氣沖程；二、壓縮沖程；三、做功沖程；四、排氣沖程。內(nèi)燃機(jī)是點(diǎn)火后升壓，使它與壓縮時(shí)產(chǎn)生壓差。這樣得到動(dòng)力。而內(nèi)燃機(jī)是在上止點(diǎn)工作。這時(shí)點(diǎn)火產(chǎn)生高壓。同時(shí)也對(duì)曲軸的中心軸產(chǎn)生了巨大的壓力。而這時(shí)機(jī)械還沒(méi)有產(chǎn)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。也就是說(shuō)是靠前一次做功后飛輪上儲(chǔ)存的能量把它克服。當(dāng)它們連軒與曲軸的支點(diǎn)和中心點(diǎn)成179度時(shí)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩力，不能克服機(jī)械所承受壓力下所產(chǎn)生的機(jī)械磨檫力所需的動(dòng)力。一直到連軒與曲軸的支點(diǎn)和中心點(diǎn)成165度時(shí)。這時(shí)它所產(chǎn)生的動(dòng)力與要克服機(jī)械的磨檫力所需的動(dòng)力。所以在165度前根本就沒(méi)有做功。還需要飛輪上儲(chǔ)存的能量來(lái)補(bǔ)充。所以現(xiàn)在就把曲軸中心軸向左移。使它快速的與中心軸產(chǎn)生偏角。達(dá)到減少機(jī)械能。當(dāng)?shù)?/font>165度時(shí)這時(shí)工作室也隨著活塞的下行，體積的增大。這時(shí)高壓也就下降了。實(shí)際沒(méi)有那么高壓強(qiáng)的壓力氣推動(dòng)活塞。

《斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)》它是一種外燃機(jī)。是一種外燃的閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，有別于依靠燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒獲得動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。新型外燃機(jī)使用氫氣作為工質(zhì)，在四個(gè)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜幔蛎涀龉ΑＨ剂显跉飧淄獾娜紵覂?nèi)連續(xù)燃燒，通過(guò)加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。它是一種靠?jī)筛椎氖芰γ娣e的不同而產(chǎn)生動(dòng)力。而它兩缸內(nèi)活塞從上到下都是高壓氣。所以能量的增加沒(méi)有得到有效的釋放。只有能量的體現(xiàn)。要使能量得到釋放就得使它從高壓到低壓都得到利用。這樣才使能量得到釋放。這樣就使發(fā)動(dòng)機(jī)的功效不高。但是它的熱利用率是高的。因?yàn)樗捎昧恕犊ㄖZ熱循環(huán)》。把發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量有效的轉(zhuǎn)換到要做工的氣體上。沒(méi)有把排出介質(zhì)的熱量完全對(duì)外排出。

內(nèi)燃與外燃從熱值利用

內(nèi)燃：無(wú)可疑問(wèn)內(nèi)燃要高過(guò)外燃。因?yàn)閮?nèi)燃是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使介質(zhì)改變了，熱值就沒(méi)有跑掉。但是它也有一個(gè)最大的缺點(diǎn)。就是不能重復(fù)利用。改變了介質(zhì)的本身。不能作為第二次化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。所以它把產(chǎn)生的熱量最后全部排出。只是利用了當(dāng)時(shí)產(chǎn)生熱量的那個(gè)過(guò)程。

外燃：相反無(wú)可疑問(wèn)比內(nèi)燃要低，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)化學(xué)能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的熱量傳導(dǎo)給介質(zhì)。現(xiàn)在的材料沒(méi)的任何材料的導(dǎo)熱系數(shù)有這么高的。但是它也有它最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗恍杌瘜W(xué)反應(yīng)。只要有熱量就可以從高溫轉(zhuǎn)換到介質(zhì)，所以它可把排出的熱量90%的轉(zhuǎn)換回去，所以它就無(wú)需每次都從最低溫加熱到最高溫。只需加熱轉(zhuǎn)換后還沒(méi)有達(dá)到的熱值。所以它可利用《卡諾熱循環(huán)》把無(wú)效做功能量轉(zhuǎn)換成有效做功能量。因?yàn)榕懦龅臍怏w有熱量沒(méi)多少壓力了。它對(duì)外做功是必須要有壓差。它此時(shí)只有熱傳導(dǎo)意義。只有把它的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)換給比它低溫的高壓氣體，這時(shí)才能體現(xiàn)能量的效果。所以熱做功是有條件限制。

內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)方向局限制性

內(nèi)燃機(jī)：要有很好的密封性。要優(yōu)質(zhì)的能源。它在一個(gè)缸內(nèi)完成：進(jìn)氣、壓縮、點(diǎn)火工作、排氣。這樣效果才最好。它與壓縮空氣必須產(chǎn)生燃燒，要有足夠的氧成份。才能保證化學(xué)能的完全燃燒。這樣才能達(dá)到最好的效果。為了達(dá)到這效果就采取多種行式，有增加氣門(mén)、增壓等等......。但是國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)商在油泵上還達(dá)不到國(guó)外的霧化效果。使得在上坡時(shí)就產(chǎn)生了供油多，而氧氣不夠變得沒(méi)完全燃燒。排氣就產(chǎn)生了濃煙。油料與空氣中的氧份完全配合才能達(dá)到。這是一項(xiàng)高精度的配比。當(dāng)油料與空氣中的氧不成正比下就出現(xiàn)了。

外燃機(jī)：也要有良好的密封性。但不一定要優(yōu)質(zhì)的能源。它不在一個(gè)缸內(nèi)完成：進(jìn)氣、壓縮、加熱進(jìn)入工作、排出。是一種有合理分配。壓縮缸內(nèi)只：進(jìn)氣、壓縮。加熱器只加熱，工作缸內(nèi)只：高壓氣變?yōu)檗D(zhuǎn)矩力工作、排出沒(méi)有高壓的氣體。排出的氣體有一定的熱量，使它與進(jìn)入的高壓氣隔離后進(jìn)行熱交換。使進(jìn)入的是高溫高壓氣體。排出的是低溫低壓氣體。這樣進(jìn)行熱交換后再到加熱器，就少需很多化學(xué)能就可達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的最高溫度了。因?yàn)槭峭馊紵怨┭跏潜葍?nèi)燃機(jī)有很多方便的條件。也可使其充分燃燒達(dá)到最佳的熱值。外燃機(jī)的能源可以多樣化。沒(méi)有局限性。可利用可循環(huán)能源。如：生物油、工業(yè)酒精、太陽(yáng)能等等。設(shè)計(jì)可以多樣化，因?yàn)樗皇窃谝粋€(gè)缸內(nèi)完成所有的流程。可分工相互配合。可以不一定在上止點(diǎn)工作。改變主曲軸的壓力。使其發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩力得到提高。

外燃機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的市場(chǎng)分析

外燃機(jī)可利用現(xiàn)國(guó)內(nèi)工廠的余熱，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是減少了能耗，結(jié)約了資源。降低了

企業(yè)成本，節(jié)能減排是當(dāng)今世界的發(fā)展趨勢(shì)，我人類(lèi)以認(rèn)識(shí)到當(dāng)今源源對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性，如現(xiàn)在還不發(fā)展可持續(xù)能源，對(duì)將來(lái)一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)以后能源會(huì)成為一個(gè)國(guó)家的命脈，如只靠現(xiàn)在的化學(xué)能，那么到那天就會(huì)一個(gè)國(guó)家就要被別國(guó)控制。如有可持續(xù)能源的發(fā)展。那么就可由自己控制。因?yàn)槲覀兊牡V物資源是有限開(kāi)發(fā)的。可持續(xù)能源是無(wú)止盡的。不管現(xiàn)在要多少開(kāi)發(fā)成本都是值得的。這是個(gè)戰(zhàn)略性的問(wèn)題。對(duì)修理工發(fā)企業(yè)來(lái)講，是一種長(zhǎng)遠(yuǎn)的投資。有前瞻性，一個(gè)企業(yè)如能根據(jù)世界發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)發(fā)展自己，那么這個(gè)企業(yè)一定會(huì)有好的發(fā)展，如只做社會(huì)現(xiàn)有的產(chǎn)品。那么你最多只是做別人的加工廠。是沒(méi)有利潤(rùn)的。因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)制度的鍵全。市場(chǎng)會(huì)對(duì)一種產(chǎn)品有一個(gè)定位。因?yàn)檫@是一種新的產(chǎn)品，所以市場(chǎng)無(wú)法給個(gè)定位。只能說(shuō)開(kāi)發(fā)企業(yè)說(shuō)了算。所以與內(nèi)燃是兩種不同的市場(chǎng)。如能拿到當(dāng)?shù)貒?guó)家新能源開(kāi)發(fā)補(bǔ)貼最好。

發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

本發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)：

一、發(fā)動(dòng)機(jī)工作機(jī)與壓縮機(jī)：曲軸、連軒、活塞、曲軸箱、主軸連結(jié)齒輪、主軸齒輪箱、正時(shí)控制齒輪、進(jìn)氣與排氣控制凸輪、凸式氣門(mén)、飛輪、缸體（工作機(jī)）（壓縮機(jī)）高壓儲(chǔ)備室、高壓氣包、氣流控制筏、高壓電磁筏、壓縮機(jī)凸氣門(mén)單向筏、壓縮機(jī)進(jìn)氣彈片、低壓氦氣儲(chǔ)存室、氦氣冷卻器、等等其他一些小件組成。

二、加熱器：有化學(xué)能加熱器、太陽(yáng)能聚熱器、化學(xué)能儲(chǔ)存箱、等等一些小件組成。

三、U形管式換熱器：保溫材料、導(dǎo)熱性好的銅管、等等一些小件組成。

四、壓力儲(chǔ)存與輸送：高壓儲(chǔ)存罐、壓力輸送管、輸管活接、等等。

本發(fā)動(dòng)機(jī)利用儲(chǔ)氣罐氣體加熱壓膨脹后進(jìn)入工作機(jī)內(nèi)工作，推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，使壓縮機(jī)也開(kāi)始工作。壓縮機(jī)把每一次工作所需的高壓氣補(bǔ)充。使儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力氣壓強(qiáng)不變。壓縮氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐內(nèi)，通過(guò)儲(chǔ)氣罐放出后加熱，增大體積而不增加壓強(qiáng)。工作機(jī)工作氣源與壓縮機(jī)所產(chǎn)生壓縮氣同壓。工作機(jī)每工作一次所需壓力氣體積，與壓縮機(jī)每工作一次產(chǎn)生壓力氣，加熱到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的溫度后相等，只是工作機(jī)所需的氣與壓縮機(jī)所產(chǎn)生的氣有溫度差。加熱器采用外封閉管式加熱器，使氣體通加熱器管內(nèi)過(guò)熱加熱介質(zhì)的方式。加熱器可用化學(xué)能管式加熱器與太陽(yáng)能管式加熱器。發(fā)動(dòng)機(jī)介質(zhì)工作后排出的熱量與壓縮的高壓氣隔開(kāi)后進(jìn)行熱交換，使排出的是地低溫介質(zhì)氣體。進(jìn)入是換熱后高溫高壓氣體。經(jīng)換熱后達(dá)不到設(shè)計(jì)的溫度后再次進(jìn)外加熱器加熱。使氣體達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的最高溫。

二、理論與公式

設(shè)壓力儲(chǔ)存罐內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為P，設(shè)壓縮機(jī)每工作一次所產(chǎn)生P壓強(qiáng)壓力氣體積為V1，設(shè)壓縮后壓力氣的溫度為T1。設(shè)工作機(jī)每工作一次所需體積為V2，設(shè)經(jīng)過(guò)加熱器后氣體溫度為T2，壓強(qiáng)為P。設(shè)本介質(zhì)在P壓強(qiáng)0度時(shí)（273K）壓縮機(jī)每工作一次所產(chǎn)生的體積為V0。蓋·呂薩克定律可得出如下公式：

當(dāng)壓強(qiáng)P不變時(shí)

V1/T1=V2/T2=1/273這是個(gè)怛值。

V2-V1=（V0+V0*T2/273）-（V0+V0*T1/273）

=V0*T2/273-V0*T1/273

=（V1-V1*T1/273）*（T2-T1）/273

設(shè)壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力氣的溫度為50度，體積為0.0001立方米，壓強(qiáng)為3MP。設(shè)加熱后的溫度為700度，設(shè)產(chǎn)生的壓縮氣壓強(qiáng)為3MP。那么工作機(jī)每工作一次的體積為：

V0=0.0001-0.0001*50/273

V2=（0.0001-0.0001*50/273）+（0.0001-0.0001*50/273）*700/273

所以工作機(jī)工作壓力氣與壓縮機(jī)產(chǎn)生壓力氣在壓強(qiáng)相同情況下，由于不同溫度，就產(chǎn)生同壓強(qiáng)氣體體積不同。所以產(chǎn)生了壓縮與工作機(jī)同壓強(qiáng)體積不同的功率差。在壓強(qiáng)不變下，因?yàn)門(mén)1〈T2，V1小于V2的體積。所以工作產(chǎn)生的功率大過(guò)壓縮機(jī)所需的功率。它們的功率差減去機(jī)械運(yùn)動(dòng)所需機(jī)械能，就得出了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力

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