毕业论文--空气发动机用于车辆驱动的探讨.docVIP

郑州交通职业学院 毕 业 论 文 论文题目:空气发动机用于车辆驱动的探讨 摘要 氮气是隋性气体，体积约占空气的78%。低温氮可作为能量的载体从外界环境中吸取热量，提高自身的温度，以增加内能，若将其导入特殊结构的氮气机中，使其在机内膨胀作功，将积聚的内能转变为机械功输出，驱动机器工作，则可收到节能、环保、安全及降温等四大效果，这将是未来燃料能源的最佳替代物质。由有关资料计算可知，同质量的氮气在0℃时的体积约为其在液态（-195.8℃）时的650倍。由于吸收了外界环境提供的大量热量，这些被吸收来的热量很快就转变成氮气的内能，因而促使其内部的体积急剧膨胀，并且使氮气的压力迅速上升，在采用新颖技术设计的氮气机特殊机械结构的作用下，使进入氮气机内氮气的压力能转变成动能，通过在透平机构中进行多次膨胀后做功，进而推动氮气机的转子旋转，以释放积聚的能量，这样就将贮藏在氮气中的内能转变成可以输出的机械能。本文主要对空气（氮气）发动机的工作原理及社会效益进行介绍。 1引言 众所周知，目前全世界在用的原动机都是能源消耗型发动机。其中绝大部分是用燃油的，少部分是用燃气或混合燃料的。尤其是近些年各种汽车和飞机的一再超产和大量上市，把能源消耗的峰值不断刷新。这些燃料型发动机能源消耗高，易燃、易爆，很不安全。据统计，在排放到大气的污染物中，91%的SO2、99%的CO、78%的CO2、99%的NOX、60%的粉尘和43%的碳化氢主要是通过燃烧的形式产生的。其中SO2、NOX和粉尘等是降低空气质量的主要污染物质，而且CO2又是引起温室效应的主要污染物质。它们不但对环境造成了极大的污染，并且还加重了温室效应的作用，大大恶化了人类的生存环境。从这个意义上来说，能源的传统转换方式和消费过程是造成环境污染、特别是大气污染的罪魁祸首。地球上的原油和天燃气的贮藏量是极为有限的。根据有关资料提供的数据，世界三大燃料的剩余开采量：煤碳约为1.1×1012t、石油3.113×1011t、天然气1.45×1014m3。在2002年的联合国可持续发展大会上，专家们推算：煤碳大约还可开采200余年左右，石油和天然气大约还可开采70余年左右。虽然这种估算可能有点夸大其词，但是，可以预见，随着开采量的不断增大，能源枯竭的一天离我们越来越近，则是不争的事实。我们担心在不远的将来,人类将要承受由于自身对环境的破坏和对能源不珍惜的后果。据有关资料的分析，近年来越来越多的自然灾害的发生大都与此有关。我国是发展中国家，又是人口众多的大国，也是能源消耗大国，但是我们的国土有疆、资源有限、能源不足。因此，节省能源对我们来讲就有着特别重要的意义。党中央、国务院站在科学发展观的战略高度，向各行各业和全国人民发出了“节能减排”的伟大号召，提出了节能、环保的十年工作规划和目标，为人类的健康发展、为世界的进步和文明作出我们的贡献。作为世界的一分子，作为自豪的中国人，我们应积极地、坚决地响应党中央和国务院的号召，想方设法在节约能源、环境保护的行动中发挥自己的智慧和力量，以延缓能源枯竭这一天的到来，给我们的子孙后代保护好蓝天，保留这些珍贵的、有限的能源。 2. 氮气在空气发动机上的发展 氮气是自然界中含量最多的气体，体积约占空气的78%，其性质又不太活跃，是一种惰性气体，并且是非易燃、非易爆的气体。我们知道，自然界的大气不是属于哪一个国家所有的。因此可以说，氮气也就不受国界、地域和时空的限制。而且，从目前来讲，也可以说氮气是不受控制的物质，可以反复循环地使用的，真可谓“取之不尽、用之不竭”。利用低温氮作为能量转换的载体，通过专用设备与外界进行热交换，从环境温度中大量吸收热量，提高自身的温度，以获得能量，再通过气化器的作用，使内能转变成压力能，将具有一定压力能的氮气导入特殊结构的氮气机中，使其在机内膨胀作功并转变成动能，驱动机器运转。这样就可将其积聚的内能转换成机械功输出。因而，用其作用功替代燃料能源作为动力源是最佳的选择，完全可以满足人们的期望。所以说，空气（氮气）发动机系统可以实现节能、环保、安全、低温效应等四重目的。并且能从而减轻自然燃料能源枯竭带给人们的恐慌，故其开发潜力巨大，具有广阔的应用前景和极大的社会效益，是大有前途的。 3.空气发动机的工作原理： 把生产氧气、氩气、氦气和其它一些稀有气体时，大量伴生出来的副产品——已经液化的低温氮，充装进低温容器中贮藏供随时备用。通过专用阀门和管道导入热交换器中，因低温氮的温度远远低于环境温度，这个热交换过程实际上就是低温氮向外界环境吸收热量的过程，用环境的热量来提高自身的温度，以使热交换器的内外温度趋于平衡，从而使其内部的能量迅速聚集和增多。由于其内能被迅速提高的作用，可使它的体积在极短的时间内扩充几百倍之多。由有关资料计算可知，同质量的氮气在0℃时的体积约为其