利用空气(大气)潜热的发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用空气（大气）潜热的发电装置，该利用空气（大气）潜热的 发电装置将冷冻装置的工作流体氨（nh3)用作引入空气中潜热的工作流体，利用热栗压缩 所吸收的热来生产热源之后，将R-123制冷剂用作第二次的工作流体而气化的流体绝热膨 胀，来使安装有发电机的蒸气机工作，从而生产电。
【背景技术】
[0002] 众所周知，"内燃机"指将燃料燃烧时产生的热能转换为机械的功的动力产生装 置，若将烃类燃料（煤炭，石油类等）和空气以适当比率混合并在蒸气管的内部燃烧则产生 高温高压的气体，利用该气体的膨胀压力而得到动力。这种内燃机有以在汽缸内使燃料燃 烧爆炸而产生的气体的膨胀力产生动力的机械即，柴油机、汽油机、燃气轮机等。
[0003] 并且，"外燃机"是一种借助通过锅炉或加热器的传热面加热的流体（工作流体： 水或气体）而产生动力的热机，与外燃机的本体分开设置燃烧装置，所以，有可以利用比较 差的燃料的优点，但是一般传热效率不好且大型。这种外燃机有蒸气机、汽轮机及封闭燃气 轮机等，但是由于效率低，只使用在特殊的地方。
[0004] 这种内燃机及外燃机利用其自身产生的动力而运转或生产电能，但是近来随着环 境问题以及作为地下资源的化石能源的埋藏量急剧减少，非常重视节能问题，另一方面，试 图用于生产替代能源的多方面方法。
[0005] 另一方面，冷冻机的性能系数（CoefficientOfPerformance，C. 0?P)为判定冷冻 机的热效率好坏的尺度，性能系数（C. 0.P)根据空气温度（蒸发温度）、冷凝器温度、冷凝方 法、热传递方法及材质、压缩方法及压缩机性能等变数而不同。
[0006] 当前，若适用这些性能系数的变数来计算出性能系数（C. 0.P)，则一般冷冻机为 6. 5以下，靠这种性能系数（C. 0.P)，不能利用自身产生的动力作为外部电源，而且连系统 内部的自身负荷也承担不了。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 本发明是鉴于上述开发的必要性而提出的，其目的在于提供如下的利用空气（大 气）潜热的发电装置：将氨作为工作流体并将25°C温度下的潜热吸收到装置内，利用流体 自身循环产生的能源，从而自身生产动力或电能并作为外部电源使用。
[0009] 解决问题的手段
[0010] 基于上述目的的本发明提供一种利用空气（大气）潜热的发电装置，其包括：氨蒸 发器，将空气中包含的潜热引入上述发电装置内，并使氨（NH3)通过上述发电装置的内部的 管道，使上述氨（NH3)气化来吸收热量；第一强制通风机，将被利用的空气（大气）向外部 排出；热栗，通过压缩被气化的氨（NH3)制冷剂而进一步提高温度；热交换器，使被压缩的 气化了的氨（NH3)制冷剂通过管道内部，使收容在上述热交换器的内部的R-123溶液沸腾 来产生蒸气；蒸气机，通过使产生的蒸气绝热膨胀来工作；无刷（BL)发电机，通过上述蒸气 机的工作而产生电；湿蒸气冷却器，将绝热膨胀后处于湿蒸气状态的R-123用第二压缩马 达压缩并使该R-123通过管道内部，并进行冷却以使R-123液化；第二强制通风机，将由上 述湿蒸气冷却器放出的周边的热量向外部排出；第一压缩马达，使通过上述湿蒸气冷却器 的R-123加速并投入到上述热交换器的内部；膨胀阀，将通过上述热交换器的高压的氨输 送到上述氨蒸发器之前减压至低压，并调节氨的流量。
[0011] 上述R-123制冷剂（CHCL2CF3)是一种利用目前工厂的废热或地热等热源来生产 小规模的电且作为产生蒸气来代替水的流体广泛使用地流体，其特征在于，将收容在上述 热交换器的内部的R-123自然压缩至0. 61Mpa(89°C)之后，像以往的蒸气机一样在蒸气机 内部绝热膨胀（用于绝热膨胀的条件有降低瞬间温度或降低气压的方法），来将热能转换 为动能，并使发电机180RPM/MIN(每分钟转数）旋转，从而生产工业所需的电。
[0012] 并且，其特征在于，使用在空气温度25°C的潜热，因此需要使用在89°C区域能够 得到0. 6Mpa压力的R-123流体，上述R-123绝热膨胀后冷却湿蒸气使其液化而永久重复使 用。
[0013] 发明的效果
[0014] 本发明将空气中的潜热吸收到装置内，使用氨作为工作流体，并且使用 R-123(CHCL2CF3)作为热交换器制冷剂使R-123强制对流，从而将热能转换为电能，由此解 决不足的电力难的同时，抑制目前地球环境条件下使用如煤炭、石油等以碳为介质的高热 源，具有能够解决二氧化碳的增加和空气中潜热的增加问题的特殊效果。
【附图说明】
[0015]图1为示出本发明的利用空气（大气）潜热的发电装置的剖视图。
[0016] 图2为示出T-S(温度-熵）线图及不同区间的热效率的图。
[0017] 附图标记的说明
[0018] 10:空气（大气） 20 :氨蒸发器
[0019] 30:热栗 40:膨胀阀
[0020] 50:第一强制循环器 60:第二强制循环器
[0021] 70:湿蒸气冷却器 80:第一压缩马达
[0022] 90 :第二压缩马达 100 :热交换器
[0023] 110:R-123 制冷剂 120:蒸气机
[0024] 130:无刷发电机
【具体实施方式】
[0025] 以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，使得本发明所属技术领域的普 通技术人员能够容易地实施。
[0026] 本发明能够由各种不同方式实现，并不局限于在这里说明的实施例。
[0027]图1为示出本发明的利用空气（大气）潜热的发电装置的剖视图，图2为示出 T-S(温度-熵）线图及不同区间的热效率的图。
[0028] 将空气10中包含的热量（潜热）中25°C的空气作为热源，在氨蒸发器20利用管 道内的氨（nh3)制冷剂来吸收热量。
[0029] 将被利用的空气（大气）通过第一强制通风机50向外部排出。
[0030] 通过热栗30压缩被气化的氨（NH3)制冷剂，压缩比为4.94时排出温度为 1687. 7kj/kg+44. 4kj/kg= 1732.lkj/kg，因此，根据过热蒸气表，使用约上升至118°C~ 119°C的温度作为热交换器100的用于使R-123制冷剂110气化的高热源能源。
[0031] 在这里，根据热力学第二定律中的克劳修斯（Clausius)表述，压缩后温度需要借 助接收外部动力的压缩机上升，并且根据波义耳-查理定律，将根据规定的气体受压力则 温度增加的原理上升的温度作为利用绝热膨胀得到机械能的热源。
[0032] 并且，根据如另一条热力学定律开尔文弗兰克的表述，"理想工作的热机热效率也 不可能是100%。"，计算出使蒸气机工作的绝热膨胀过程的热效率（之后计算时14. 86% ) 来计算功率。
[0033] 将压缩的氨（NH3)的约118°C程度的蒸气作为高热源来使R-123溶液（CHCL2CF3) 气化，蒸气机120将0. 61MPa状态下的R-123制冷剂110的饱和蒸气作为热源使其绝热膨 胀，从而将热转换为功，来使蒸气机120工作，并通过与上述蒸气机120联动的无刷发电机 130生产电。
[0034] 在这里，将压缩的氨（NH3)的约118°C程度的蒸气作为高热源来使R-123溶液 (CHCL2CF3)气化，R-123的特性如表1。
[0035]表1
[0036](Tablei)
[0037] 用于诱导性能系数权重计算的基础状态量R-123溶液的热状态量
[0038]
[0039] 如上表，上述蒸气机120将0. 61MPa(88. 935°C)状态下的R-123饱和蒸气作为热 源使其绝热膨胀，从而起到将热转换为功的作用。
[0040] 从上述蒸气机120排出的湿蒸气通过第二压缩马达90压缩，并通过湿蒸气冷却器 70液化，通过第二强制通风机60排出放出的周边热量。
[0041] 为了继续反复使用R-123制冷剂，需要液化之后通过压缩马达80加速并再次投入 到热交换器100内，但是冷却器不设置消耗额外电力的冷却装置，而是采用在产生冷风的 氨蒸发器20后设置上述湿蒸气冷却器70来实现自然冷却的方法。
[0042] 另一方面，将通过上述热交换器100的高压的氨输送到上述氨蒸发器20之前通过 膨胀阀40减压至低压，并调节氨的流量。
[0043] 在这里，吸收空气中潜热的热能的量由表示冷冻装置效率的性能系数（C. 0.P)说 明，上述性能系数（C.0.P)根据空气温度（蒸发温度）、冷凝器温度、冷凝方法、热传递方法 及材质、压缩方法及压缩机性能、逆变器方式适用与否等各种变数而不同。
[0044] 本发明中，假设空气温度以25 °C为基准，在冷凝温度的温度上升区间为 57. 893°C，气化区间为89°C，使用氨（NH3)和R-123制冷剂等作为工作流体，区别为以下温 度上升至气化温度的步骤和在88. 935°C气化的过程的步骤，计算出性能系数（C.O.P)及根 据R-123溶液的热传递过程变化而变化的热量，求出消费热能的比率，
[0045] 1)温度上升区间（R-123制冷剂从27°C上升至89°C的区间）的性能系数及热消耗 量的计算
[0046] (273. 15+57. 893V(273.