一种有压气体的能量回收方法与流程

本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及有压气体的能量回收方法。

背景技术：

有压气体，例如，内燃机的排气的能量如果能够得以有效回收对节能环保具有重大的意义。因此，需要发明一种新的有压气体的能量回收方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1：本发明的一种有压气体的能量回收方法，将有压气体的能量作为流体变速器的输入动力，所述流体变速器的动力输出轴对外输出动力。

方案2：在方案1的基础上，进一步使所述有压气体推动有压气体透平，所述有压气体透平对所述流体变速器输入动力。

方案3：在方案1的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案4：在方案2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案5：在方案1的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案6：在方案2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案7：在方案1的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案8：在方案2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案9：在方案1的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案10：在方案2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案11：在方案3至10中任一方案的基础上，进一步选择性地使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130。

方案12:在方案3至11中任一方案的基础上，进一步选择性地使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

方案13：在方案1或2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

方案14：在方案1或2的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

方案15：一种有压气体的能量回收方法，利用流体变速器将有压气体的能量转换成转速低于每分钟10000转的旋转动力。

方案16：在方案15的基础上，进一步选择性地使所述有压气体推动有压气体透平，所述有压气体透平对所述流体变速器输入动力。

方案17：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案18：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案19：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入液体、气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体。

方案20：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa。

方案21：在方案17至方案20中任一方案的基础上，进一步选择性地使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130。

方案22：在方案17至方案21中任一方案的基础上，进一步选择性地使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

方案23：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

方案24：在方案15或16的基础上，进一步选择性地使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮串联连通，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

方案25：在方案1至方案24中任一方案的基础上，进一步选择性地使所述有压气体设为内燃机的排气。

本发明中，所谓的“机械连接设置”是指一切通过机械方式的联动设置，可选择性选择固定连接设置、一体化设置和传动设置。

本发明中，所谓的“排量”是指机构每转的流体流量。

本发明中，所谓“底压”是指容积空间内处于静止状态的压力，即容积内不存在压力差状态下的气体压力。

本发明中，所谓的“高超临界气体”是指临界温度低于标准状态50摄氏度以上，压力超过临界压力5个大气压以上的气体。

本发明中，所谓的“高亚临界液体”是指临界温度高于标准状态100摄氏度以上的液体。

本发明中，所谓的“连接设置”是指固定连接设置、一体化设置或机械联动设置。

本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。

本发明中涉及到的压力，例如所述底压，均为表压压强。

本发明中，所谓的“串联连通”是指流体流通通道上的连通，A与B串联连通是指流入A的流体的至少一部分来自B，或者流出A的流体的至少一部分流入B。

本发明中，应根据热能和动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明的有益效果如下:

本发明所公开的有压气体的能量回收方法能够有效地对有压气体的能量进行高效回收，且能使应用其的内燃机更加节能环保。

附图说明

图1：本发明实施例1的结构示意图；

图2.1和2.2：本发明实施例2的结构示意图；

图3.1和3.2：本发明实施例3的结构示意图；

图4：本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种有压气体的能量回收方法，将有压气体的能量作为流体变速器的输入动力，所述流体变速器的动力输出轴对外输出动力。

上述方法中的将有压气体的能量作为流体变速器的输入动力的过程可以通过所述有压气体推动有压气体透平，且使所述有压气体透平对所述流体变速器输入动力。

下面结合具体实施例和附图对上述能量回收方法做进一步说明：

实施例1

一种应用所述能量回收方法的系统，如图1所示，包括有压气体源1、有压气体透平2和流体变速器3，所述有压气体源1对所述有压气体透平2供送有压气体，所述有压气体透平2与所述流体变速器3的动力输入轴机械连接设置，所述流体变速器3的动力输出轴与其它动力件机械连接设置。

实施例2

一种应用所述能量回收方法的系统，如图2.1和2.2所示，包括有压气体源1、有压气体透平2和流体变速器3，所述有压气体源1对所述有压气体透平2供送有压气体，所述流体变速器3包括泵轮31和涡轮32，所述泵轮31和所述涡轮32对应设置或串联连通，且使所述泵轮31的排量和所述涡轮32的排量不等，所述有压气体透平2与所述泵轮31机械连接设置。

实施例3

一种应用所述能量回收方法的系统，如图3.1和3.2所示，包括有压气体源1、有压气体透平2和流体变速器3，所述有压气体源1对所述有压气体透平2供送有压气体，所述流体变速器3包括泵轮31、涡轮32和导轮35，所述泵轮31、所述涡轮32和所述导轮35对应设置或串联连通设置，且使所述泵轮31的排量和所述涡轮32的排量不等，所述泵轮31与所述压气体透平2机械连接设置。

还可更进一步选择性地使包括所述泵轮31和所述涡轮32的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa；还可再进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130；还可更进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

作为可变换的实施方式，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内也可选择性地选择充入液体。

实施例4

一种应用所述能量回收方法的系统，如图4所示，包括有压气体源1、有压气体透平2和流体变速器3，所述有压气体源1对所述有压气体透平2供送有压气体，所述流体变速器3包括容积型流体泵33和容积型流体马达34，且使所述容积型流体泵33和所述容积型流体马达34的排量不等，所述容积型流体泵33与所述有压气体透平2机械连接设置。

作为可变换的实施方，实施例4还可选择性地选择使所述容积型流体泵33和所述容积型流体马达34中的至少一个设为变量式。还可更进一步选择性地使包括所述容积型流体泵33和所述容积型流体马达34的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa；还可再进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130；还可更进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

作为可变换的实施方式，本发明也可使包括所述容积型流体泵33和所述容积型流体马达34的流体回路内充入液体。

作为可变换的实施方式，本发明还可选择性地选择使所述流体变速器包括泵轮31和涡轮32，所述泵轮31和所述涡轮32对应设置或串联连通设置，所述泵轮31的排量和所述涡轮32的排量不等，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

作为可变换的实施方式，本发明中所述有压气体的能量回收方法及应用的的装置中的所述有压气体透平2均可选择性地选择其它能够利用有压气体作为动力且能对外输出动力的装置。例如转子发动机、气缸活塞机构等。

本发明还公开了第二种有压气体的能量回收方法，利用流体变速器将有压气体的能量转换成转速低于每分钟10000转的旋转动力。

该方法也可通过所述有压气体推动有压气体透平，且使所述有压气体透平对所述流体变速器输入动力。

本发明第二种所述有压气体的能量回收方法中，也可使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置或串联连通设置，所述泵轮的排量小于所述涡轮的排量。还可进一步使包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa；还可再进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130；还可更进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

作为可变换的实施方式，第二种方法中，包括所述泵轮和所述涡轮的流体回路内也可选择性地选择充入液体。

作为可变换的实施方式，第二种有压气体的能量回收方法和应用其的系统均还可进一步选择性地使所述流体变速器包括容积型流体泵和容积型流体马达，且使所述容积型流体泵小于所述容积型流体马达的排量。还可更进一步选择性地使包括所述容积型流体泵和所述容积型流体马达的流体回路内充入气体、气液两相混合物、临界态流体、超临界态流体、超超临界态流体、高超临界气体或设为高亚临界液体，所述流体回路内的底压设为大于等于0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、6.5MPa、7.0MPa、7.5MPa、8.0MPa、8.5MPa、9.0MPa、9.5MPa或大于等于10.0MPa；还可再进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的分子量大于等于30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或大于等于130；还可更进一步选择性地选择使所述流体回路内充入的工质的绝热指数小于等于1.60、1.58、1.56、1.54、1.52、1.50、1.48、1.46、1.44、1.42、1.4、1.38、1.36、1.34、1.32、1.30、1.28、1.26、1.24、1.22、1.20、1.18、1.16、1.14、1.12、1.10、1.08、1.06、1.04或小于等于1.02。

作为可变换的实施方式，本发明第二种有压气体的能量回收方法也可使包括所述容积型流体泵和所述容积型流体马达的流体回路内充入液体。

作为可变换的实施方式，本发明还可选择性地选择使所述流体变速器包括泵轮和涡轮，所述泵轮和所述涡轮对应设置或串联连通设置，所述泵轮的排量和所述涡轮的排量不等，所述流体回路内充入的工质设为空气、氮气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、氟利昂或设为六氟化硫。

作为可变换的实施方式，本发明所有有压气体的能量回收方法和应用其的系统均可进一步选择性地使所述有压气体设为内燃机的排气。

作为可变换的实施方式，本发明还可选择性地选择使所述流体变速器设为其它以流体为介质的变速装置。

显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。