概述大家好：下面將對一件專利內容進行介紹，包括專利內容和應用前景分析等，該發明屬于一種氣體壓縮裝置，主要應用于熱力學領域，創新的核

概述

大家好：

下面將對一件專利內容進行介紹，包括專利內容和應用前景分析等，該發明屬于一種氣體壓縮裝置，主要應用于熱力學領域，創新的核心是一種具有等溫壓縮氣體能力的氣體壓縮機，反向運轉可以使氣體等溫膨脹。（當然，這個等溫壓縮是近似等溫壓縮，壓縮行程中，氣體可以保持較大面積的散熱接觸，氣體的溫度從壓縮升溫到一個值以后，熱交換的速率，可以讓剩余壓縮行程中，溫度不再升高，至壓縮結束。溫度可保持基本穩定，以下內容不再解釋直接稱為等溫壓縮）。以及以這個核心為中心的幾種熱力學循環應用。應用領域包括，熱機，制冷，制熱，逆熱機（以低溫熱源做為能源，例如液氮，低溫海水等低于環境溫度的冷源，產生功的裝置。該壓縮機和新的熱力循環模式配合，可產生提高熱機效率，降低制冷制熱的能耗，提高新能源（例如太陽能，低溫海水，鍋爐尾氣等各種余熱）開發價值的技術效果，該發明應用前景及其廣闊，效率高，加工制造簡單容易，沒有量產門檻，將會把熱功領域的利用提高到一個新的水平，例如不需要補貼就可以和煤電進行市場競爭的太陽能儲熱電站，節能空調，尾氣余熱利用裝置，更高效的地熱電站，工廠熱動力機等一系列產業，甚至可以引起一場小規模的產業革命。

結構運行原理

等溫壓縮就技術來說沒什么困難，就算最普通的活塞式的氣體壓縮機都可以完成，只要活塞運行的足夠慢，有足夠的時間讓壓縮產生的熱量，可以通過汽缸壁散失到汽缸以外，就可以完成等溫壓縮，問題是時效性，熱交換的速率是由溫差和熱交換面積決定的，產生的熱量一定時，要保證散熱速率，要么提高熱交換溫差，要么加大熱交換面積，傳統壓縮機加大熱交換面積，會帶來密封線過長，摩擦能耗加劇的問題，或者采用分級壓縮的方式。本發明采用了加大熱交換面積的辦法，同時為了避免密封線過長，以液體的流動性代替了剛性結構活塞。

上邊是該氣體壓縮裝置的結構原理圖示，該裝置為變容壓縮裝置，包含一個多通道的熱交換器，和液體循環系統，液體是作為壓縮做功工質，是受控的，是可以傳遞壓縮力矩的，從低壓進氣口進入的氣體，在進入熱交換器時，液體把其分割成壓縮腔，液體和其他一起流向出口，液體將在受控的情況下前進速度大于其他，氣體的空間會被逐漸壓縮，壓縮會產生熱，通過熱交換器壁交換到外邊，及時被散失，或者通過熱交換器壁，轉移到壓縮液體工質中，使氣體在壓縮過程中，始終保持僅維持熱交換的溫差。使氣體在完成壓縮時，溫度僅略高于入口溫度，完成近似等溫壓縮的過程，液體受控傳遞壓縮力矩的方法，是本發明最核心的技術，這個方法，不需要其他機械的介入，除了克服液體粘滯力和分離氣體液體混合時，有移動密封摩擦外，沒有更多額外消耗，

大家知道氣體壓縮產生熱，這個熱的分布是均勻的全面的，因此即使采用的多通道的熱交換器，位于通道中心的氣體分子把熱量傳導到熱交換器的器壁也不容易，大家知道氣體的熱傳導率是非常低的，特別是層流的情況下，因此需要增加擾流的東西，擾流柱，擾流針，擾流片等等，把層流變成湍流，把氣體的熱傳導，變成表面傳熱，

另外在壓縮末段，氣體體積比較小了，接觸的散熱器內表面積也小了，但是壓縮要產生的熱量，不但不會小，還會增加，此時，擾流柱的作用，還會增加一個熱儲的功能，產生的熱量將有很大一部分傳遞到擾流柱本身的材質中，然后當壓縮液流到擾流柱時，熱量通過固液熱傳導，傳遞到壓縮液中，這個數值就比較大了，然后，壓縮液流出壓縮過程，返回出口，參與下次壓縮前，通過輔助散熱器流失到環境空氣中。

這個也是液體作為壓縮介質的優點，如果是全固體的壓縮腔，是沒辦法增加擾流柱的，熱量還要經過氣體的熱傳導，另外就是和壓縮前邊相比壓縮末段，熱量產生不均勻，這個問題全固體的壓縮腔，也是無能為力的。

新的熱力學循環模式

這個等溫壓縮機的作用可不僅僅是一臺可以節能的氣體壓縮機，它最主要的作用是作為熱力循環模式中一個過程，它不但可以把卡諾循環實用化，還可以實際提升大部分的熱力循環模式的效率，使熱功領域整體上升一個臺階

眾所周知，卡諾循環是熱力學標桿性的熱力學循環模式，對現在熱力學的指導影響不再贅述，實際工程應用中，有兩個問題，一個是等溫壓縮過程很難實現。一個是卡諾循環中高溫熱源和低溫熱源中都是恒溫熱源，恒溫熱源基本很少有，恒溫熱源相當于潛熱，除了物質相變外，現實中氣體液體固體在放熱或者吸熱過程中都伴隨溫度變化，都是變溫熱源，都是顯熱，或者量特別大，例如空氣的環境溫度，我們利用的這點熱量很難改變地球大氣的環境溫度，所以大氣溫度可以被認定為恒溫熱源

具體到一臺熱力學機械，比如一臺內燃機我們想把每一滴燃油燃燒產生的高溫氣體都全部轉化成動能，一滴燃油產生的熱量有限，是顯熱是變溫熱源，大氣溫度雖然也是變溫熱源，但是對于一臺熱機來說數量無限大，可以被認定為恒溫熱源，這就是一臺利用高溫的變溫熱源和恒定溫度的低溫熱源的熱力學循環，此時卡諾循環模式不在適用于普通熱機，目前實際應用的效率較高的熱力循環模式，例如迪塞爾柴油機，基本上都是四個熱力循環過程，

大家知道內燃機的熱效率理論只有50%左右，實際效率只有40%左右，有大概50%的熱能是這種四個熱力學模式，理論上都不能轉化成有效輸出的，

本設計的實用的等溫壓縮機，將不再使用現有的熱力學循環，而是新的熱力學循環模式，

根據變溫熱源高于環境溫度或者低于環境溫度，是工作來源還是工作目標，理論分為熱機和熱泵，兩個大領域，根據工作目標再細分為熱機，制冷，制熱，逆向熱機（就是以低于環境溫度的熱源作為熱機熱來源的裝置，如低溫海水等，），每一種模式的等溫過程和其他過程的順序都不同，其理論效率都可以達到100％，實際效率以內燃機為例，參考目前熱機在散熱機械摩擦損失等的水平，估計可以達到80％左右，比現在40%的熱效率水平有質的飛躍，以下的說明將熱力循環分為四個部分，每個循環模式有三個熱力學過程，

一個熱力學系統包含一臺等溫過程的氣體壓縮機，一個逆向對流的熱交換器，一個絕熱壓縮的壓縮機

熱機的熱力循環模式：1等溫升壓壓縮（動力輸入），2受熱等壓膨脹（動力輸出），3絕熱降壓膨脹（動力輸出）

制冷的熱力循環模式，1等溫升壓壓縮（動力輸入），2絕熱降壓膨脹（動力輸出），3等壓吸熱膨脹(動力持平)

制熱的熱力循環模式，1等溫吸熱降壓 (動力輸入），2絕熱升溫壓縮（動力輸出），等壓放熱膨脹（動力持平）

逆熱機的循環模式，1等溫吸熱膨脹（動力輸入），2放熱等壓收縮（動力輸出），3絕熱升壓收縮（動力輸出）

以下是這種三個熱力學過程在PV圖上的表示

這四種模式的熱力循環，涵蓋了熱機和熱泵兩個領域，之所以要四種模式，是考慮了高溫熱源和低溫熱源，哪一個處于恒定地位，卡諾循環和逆卡諾循環中，高溫熱源和低溫熱源都處于恒定狀態，現實應用中，總有一方處于溫度恒定狀態，否則等溫壓縮或者等溫膨脹就無法實現，考慮到實際應用環境，高溫熱源和低溫熱源都處于不恒定狀態的情況，沒有實用價值，不予考慮。本循環中熱機和制熱領域，低溫熱源處于恒定地位，制冷和逆熱機中，高溫熱源處于恒定狀態。在非恒定熱源和恒定熱源之間的熱力循環中，具有和卡諾循環等同的效率，超過該理論的循環模式，都是違法熱力學第二定律的。

以上是該熱力循環模式和迪塞爾循環的對比，該圖片，TS圖中，43124，代表卡諾循環，4324代表本熱機循環模式，45674代表目前熱機循環理論效率最高的，沒有等溫過程的，迪塞爾循環。迪塞爾循環，包括1絕熱壓縮.2等于吸熱膨脹3絕熱膨脹4等壓放熱

PV圖中，56125，代表卡諾循環，5625代表本熱機循環，52345代表迪塞爾循環，

等溫壓縮過程，其實就是把迪塞爾循環中的，745合并成一個過程43，從而延長等壓吸熱膨脹過程，32長于56，代表32的焓升多于56。另外34的延長線和67的延長線，設一個虛擬點8,

由478構成一個近似三角形的面積，這個代表迪塞爾循環中，排熱或者散熱包含的能量，例如發動機廢氣帶走的熱能，和第一層循環中的，432一樣，65做一條延長線，和43相交于，虛擬點9，96和32等長，此時會發現，896構成的熱能面積，和432是一樣的，迪塞爾循環模式，浪費了，495構成的，焓升效率，和847構成的廢熱能，

本發明就是利用等溫壓縮機提高了，迪塞爾循環中的焓升，以及利用了，排熱所含的熱能，如果應用于發動機，會有以下特征，需要的散熱空氣量，會高數倍，尾氣溫度非常接近大氣環境溫度，

以下是本熱力循環和朗肯循環對比，

其中4567824為朗肯循環，方便對比，就重復放在一個圖了

基于這種等溫壓縮機的結構特點，目前估計很難直接應用到內燃機，壓力很難達到，而且還有溫度過低，燃料能不能完全燃燒的問題，但可以作為進氣預冷，廢氣熱能回收等輔助子系統，

下邊是在熱泵領域和主流的逆卡諾循環的，對比

其中，2132為本循環模式中的制冷模式，逆卡諾制冷循環4256174，在同樣焓降的情況下，2132面積小于4256174，制冷能耗低于逆卡諾循環，

而在制熱循環中，本循環模式改變成3423，目前制冷和制熱都采用一種模式，只是室內室外的區別，因此，制熱中，銷量相同，也是4256174,同樣焓升的條件下，3423面積依然小于，逆卡諾續航的4256174，依然是節能的。

下面是，較為少見的，逆熱機工作模式，這個是以定量的低溫熱源，為來源輸出動能的系統，例如低溫的海水，一切低于大氣環境一定溫度的，低溫體理論上都可以作為能量來源，

只是這種低溫熱源來源極少，低溫海水算是一種，只是品味太低，整個系統的效率不高，做為一套完整的理論，還是要介紹一下的，這個其實就是制冷的逆過程，熱機和制熱其實也互為逆過程，

制冷循環為2132，逆熱機的循環模式，為1231，這個目前沒有成熟的可以對比的循環模式。除了單獨的工作模式，某些情況下，還可以組成組合系統，成為混合熱泵例如以熱制制冷

以熱制冷，起始過程都是等溫壓縮，一種是熱機過程中，吸收是熱量，低于等溫壓縮過程的焓降，完成絕熱膨脹后，循環工質溫度低于環境溫度，用于制冷，在制冷過程中，吸收熱量，并在等溫壓縮過程中被壓縮出去，另外一種是完成等溫壓縮過程以后，一部分工質，吸熱高溫熱源的熱量完成熱機循環，一部分工質絕熱膨脹，使工質溫度低于環境溫度，吸收環境熱量，完成制冷循環，兩種方法都可以完成以熱制冷的過程，區別有點像電池的并聯和串聯的意思，

這樣一套熱力循環模式，未見公開資料系統的提出和應用，

以上就是大概的內容，除了控制液體，作為壓縮氣體介質的方法，基本都在這里，坦白說，我認為理論基礎沒有問題，理論上三個熱力學過程的循環，效率是最高的，問題是這個以液體作為壓縮介質的方法，需要額外付出的消耗，例如液體粘滯力帶來的阻力，分離裝置的機械摩擦，所以呢，溫差太低的話，沒有實用價值的，我估計大概得幾十度的溫差才能輸出功率，整體系統投資產出比，可能要一百多度溫差才能有一定優勢，這些要有實驗支持才能確定，整個氣體等溫壓縮裝置，和熱力循環模式，可構建一個新的以熱為能源的能源利用體系。目前就可利用能源的量來說，可控核聚變，和太陽能是以后的主流能源，其他的只能作為輔助，如果化石能源用完，而可控核聚變還沒實用，本發明可能是最優的替代方案，不同于現在的光伏發電，本發明是熱功轉化，不依賴光壓，兩者配合，可以做到更高利用效率，相對于現在的聚光塔式太陽能熱電系統，本系統需要的溫度更低，大概一兩百度就可以工作，效率更高，熱耗散更低，儲能要求更低，系統更容易做成分散式，且可利用其它余熱，鍋爐尾氣，汽車尾氣，一切原來很難利用或者利用成本太高的中低溫熱源，都可以作為來源，例如某個工廠有余熱產出或者有充足的太陽能等熱源，還有動力需求，利用該系統，可以直接獲得動力，避免了發電，傳輸，電動，工業電價等一系列損失，除了開源，本系統在節能方面也有價值，空調耗電已經占夏季耗電很高的比例，最后講到的以熱制冷系統，就可以利用太陽能，直接制冷，不但制冷系統的理論能耗低于現在的，相變吸熱原理，熱量可以直接轉化成制冷量，例如用高于環境溫度30度的熱量，就可以制取低于環境溫度30度的制冷量，兩者等價，只需要消耗機械摩擦，熱交換溫差等無法避免的消耗，總之吧，我認為該發明的，是非常的有價值的，價值多少，取決于系統的機械消耗和熱交換消耗，樂觀的說，可能是可控核聚變成功之前，最優的能源方案，即使可控核聚變獲得突破，同樣需要熱功轉化系統轉化成電能，理論上來說，可控核聚變屬于恒溫熱源，最適合，四個熱力循環過程的卡諾循環，等溫氣體壓縮機，仍然有用武之地，完全推廣開，可能會引起一場小型的產業革命。關鍵是，投入產出比能不能，優于其他轉化方式，對此我持謹慎樂觀態度，不但因為該系統理論效率最高，整個系統加工制造非常容易簡單，大概只需要生產自行車的技術水平，沒有什么太高精度的工藝，成本會很低，即使最保守的估計，怎么也能在，例如上邊舉例的，有余熱產出的工廠，轉化出動力，從而節約工業電價，太陽能制冷空調這樣的應用場景中取得投入產出優勢。

應用前景分析

前邊大概的介紹了本發明的主要內容，和應用方法，對于大部分投資人來說，效率高，成本低，市場前景廣闊什么的都是浮云，最關心的還是投資回報率，下邊以本發明投資回報率最低的太陽能儲熱發電站，在沒有補貼的情況下，大概做下估算，為什么說這個是本發明投資回報最低的項目呢，因為發電的上網電價是3毛左右，又不要補貼，如果輸出端不用來發電，而是直接帶動機器，那么節約的的支出就是1塊錢一度的工業電價這樣的回報，輸入端如果是工廠余熱，那么就沒有太陽能集熱裝置和儲熱系統的成本了，所以說太陽能儲熱電站是差不多是本發明投資回報最低的項目了，

太陽能儲熱發電系統，至少包含太陽能集熱裝置，從太陽能出來的熱，以水，油，或者其他不易揮發，低溫流動性好，熱容量大的，液體做為儲熱介質，流入儲熱箱，然后流入熱機內，做完動出來的儲熱液，溫度大概接近環境溫度，流入儲存箱，然后流向太陽能集熱器，中間的應急加熱鍋爐，可有可無，只有在連陰雨天氣狀況時才發揮作用，

我們以一臺恒定輸出1千瓦的機組做下估算，先算收益，每年8760個小時，每度電3毛，收益大概2628元，除去連陰雨天，檢修等，算2500一年，按照北方日照時長，中溫太陽能集熱器效率，需要大約10平方米太陽能集熱器面積，太陽能集熱器目前銷售價在200元到400元一平米，算上支架安裝，抵扣大規模采購價下降，算5000元左右，儲熱箱，存儲溫度高于環境溫度150度左右即可，雙層不銹鋼箱，抽真空，泡沫包裹，埋進土里，就是最好保溫措施，儲熱油本身加上儲熱箱，按照一個晝夜的時長儲熱，成本也不會不超過10000元，熱機本身，按照需要，設計，加工等估算，最多不超過5000元，算上交流發電機等，不超過20000元，投資回報期為8年，加上個別軸承，密封件更換，最遲不高于10年，這個投資回報率應該和煤電差不多。以上估計雖然是大概，也不是胡亂估計的，所以說淘汰煤電真的不是亂講的，更不要說帶來的環境改善等附帶效益。

如果是輸出端是機器，就免去了，發電傳輸電動，和工業電價的損失，回報率更是成倍提高，將來由這種太陽能電站以冗余裝機容量，分布在我國廣闊的西部低地價部分，以平衡個別地區連續陰雨天氣的影響，再以水電，核電等作為補充備用，完全可以淘汰煤電等化石燃料電站，占用的地面面積，以現在的用電量，最多一萬平方公里就可以，即使將來用電量翻幾倍都沒問題，

還有一些工廠廠房房頂，也可以利用起來，鍋爐余熱，高溫煙氣余熱，化學反應余熱，廢氣、廢液余熱，低溫余熱等，低溫海水等都可以作為來源，只要溫差達到一定數值，這些來源的投資回報率都高于太陽能集熱發電，

關于內燃機，和核反應堆，以及將來的可控核聚變裝置，這個發明想要提供那么大的等溫壓縮壓力，可能還比較困難，而且內燃機的燃料在低溫環境下燃燒可能會有燃燒不完全的問題，可能需要做成連續燃燒，這個的結論是有可能，需要更深入的研究實驗。

以上是開源，在節流方面，該發明也是有用武之地的，空調，冰箱，制熱泵，冷庫等，具體的節能比例有待測試吧

以上做了大概的介紹和分析了性價比，總結來說，還是很有信心的，大家有什么意見或者建議歡迎討論。謝謝