一种即将迎来太阳能平价上网的热气机.doc

一种即将迎来太阳能平价上网的热气机本文旨在提出一种能够比较高效实现热能转换同时具备造价低廉的热气机。结构与普通的内燃机类同，去除原有的点火或喷油装置，加装吸热器。利用吸热器实现内燃机中的燃烧放热过程，实现对缸内气体的加热，最终形成对外做功，暂且命名为压缩式热气机。 图11-进气摇臂 2-进气凸轮 3-柱状吸热器4-前缸 5-中缸 6-活塞环7-活塞 8-曲轴箱 9-直线轴承10-连杆 11-隔热杯 12-排气摇臂13-排气凸轮 14-排气门 15-进气门16-负压吸油器 17-曲轴 18-基座吸热芯体为多孔结构，具有多孔特性，可以快速加热其内的气体，传热半径可达0.015mm。填充物为不锈钢丝网或粉末金属烧结。如图所示，本热机也包括吸气、压缩、做功、排气。只不过比传统的内燃机多了吸热器，使气体不是被燃料爆炸加热，而是通过吸热器加热缸内气体，得以使发动机可以使用外热，实现外热做功。本机遵循卡诺循环。气体通过进气门进入气缸内，在活塞的压缩下进入吸热器，由于吸热器为多孔结构，可以快速加热气体，所以气体进入吸热器后就会被快速加热，缸内压力上升。压缩结束后，活塞在压力的推动下实现对外做功，接着在排气、进气，完成整个循环。该机为提高升功率，可以采用增压的方式来提高功率，不过要加装气体冷却器，采用闭式循环。该机遵循卡诺循环，热机效率可以达到30%以上，升功率超过35kw，同时结构与内燃机相似，可以采用多数内燃机工艺，具备廉价生产的潜力。一、结构可行性分析：1热分布由上面的热分析可以知道，在气门、中缸采取了相应的冷却措施后，关键部位的温度都可以控制在150摄氏度以下，在热设计上是可以满足密封件的工作温度要求，机器的密封、无油润滑不是问题，具备可行性。由于前缸的温度550摄氏度，310s材料可以承受，所以完全不用考虑冷却前缸及缸头部位，这个与内燃机的设计是有区别的。内燃机的工作温度可以到2000摄氏度，需要全缸冷却，否则机器会烧毁。另外活塞设置隔热杯，将热量隔离在前段。整个机器的热量完全被封闭在一定的空间内，这个与内燃机的情况是完全的不同的，理论上也具备了高效的可能。2 散热损失由分析可知，在采取了隔热杯隔热，前缸不冷却的措施后，热损失约为4551/2米*0.3米=682w，还是比较小的。机器排量0.3L，升功率取35KW，520w的热损只不到6.5%。与内燃机相比散热损失是很小的。缸体、气门材料为碳钢，导热系数取45，前缸为310s导热系数取20。冷却水温度95摄氏度。二、原理可行性分析：1 取1L排量为分析模型，截面积0.01平方米，行程0.1米。将气体轴向分割成100等分，每一份为一个单元，根据公式PV/T=C，建立计算机模型。发动机压缩比取10，工质氮气，充气压力0.1Mpa，转速6000R/min，热端温度550摄氏度。2 程序详文： 不考虑活塞摩擦，计算得到的数值是：1）单次做功W=120焦耳，2）热效率n=31.3%，3）转速6000，升功率达6kw。4）在增加压力的基础上，可以轻易到达35kw以上的升功率。所以综上所述，这款发动机的优异性能是不用怀疑的。凭借其优异的性能将在新能源发电领域的应用大显身手。下面就几种太阳能发电方式做一个对比：目前的太阳能发电包括塔式、槽式、碟式斯特林、光伏，算上本文的压缩式热气机一共五种。暂且就简称压缩式热气机叫热压机吧。首先在价格上碟式斯特林最贵，也是目前最没普及的一种太阳能发电方式。其次是槽式和塔式发电（这里的数据不一定准确，只能是大概）他们的造价都要十五以上，而且目前国内的技术还不是很好，毕竟老美已经研究了几十年，我们是远远落后人家。光伏价格上好点。但是光伏的年发电时数是最少的，其实后果就是电力成本是最高的。塔式、槽式都属于大规模发电，而且规模小了，成本会很快上升。这两种发电一般老百姓、普通企业是玩不起的，装机50Mw，怎么的也要数亿资金，风险很大。而碟式热压机的规模是数个千瓦，价值就数万元，这个价格对于一般的老百姓都是有可能承受的，完全具备分布式发电。而同样可以分布部署的光伏系统，前期造价与其差不多，但是年发电数明显少于热压机，所以在市场竞争下，光伏将失去市场。而碟式斯特林发电因其昂贵的价格也限制了其发展。在从稳定性分析。塔式、槽式都具备蓄热功能，电力的稳定性能没的说，可以夜间发电，这个是个优势。而碟式斯特林目前还没蓄热功能，与光伏一样，在多云天气会出现输出电力忽高忽低的现象，稳定性较差，电网不欢迎。而碟式热压机由于工作温度在550摄氏度，甚至可以更低，具备设置蓄热装置的基础，至少可以设置短时蓄热，具备在多云天气连续发电的潜力。除了夜间电力不可与塔式、槽式相比，在电力稳定性方面还是超过碟式斯特林和光伏系统的。最后分析工业污染。除光伏外其他的都是机械产品，基本不存在污染，污染至少是可以控制的。而光伏的污染目前只能深埋，不可分解，这个跟核污染还是有的一拼的。通过上面的几个方面的分析，碟式热压机的综合性能优秀，市场适应能力最强。该机可以凭借廉价的电力及而外提供热水资源，可以在民间老百姓家庭、工厂获得广阔的市场。潜力巨大，按目前的能源需求计算，每年如果要煤炭、石油消耗不增加，每年就得增加数亿的太阳能发电系统，这个将是个巨大的市场，超过万亿。最大的优势是碟式热压机具有自主知识产权，是其他的四个发电方式不能比拟的，可以反向占领国外的市场，反向输出，而不是在高新技术上一直让人家牵着我们走，成为不多的拥有自主知识产权的技术。其单位发电价格已经直逼0.5以下，可以说即将具备平价上网，与