從空氣中吸收熱能的動力循環輸出系統的制作方法

本實用新型涉及一種空氣熱能的利用系統，特別是涉及一種從空氣中吸收熱能的動力循環輸出系統。

背景技術：
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目前人類使用的已知能源有以太陽能、風能、水能等為代表的清潔能源、以

煤碳、石油、天然氣等為代表的化石能源，還有以核裂變能和核聚變能為代表的新興能源等。除清潔能源外，人類在使用其它能源時，不可避免地破壞環境或污染環境，對社會發展造成負面影響，而且化石能源和核裂變能源的資源都有限，不能供人類無限制的使用。核聚變能源倒是相對來說取之不盡，但是目前技術還不成熟，離人類大規模放心使用還有很長的路要走。

社會的進步對能源的需求會越來越多，但目前支撐人類社會使用的煤碳、石油、天然氣等化石能源和核裂變能源在資源上面臨枯竭，人類需要盡快地尋找替代能源來解決社會發展的需要。

工業的發展在給人類帶來方便的同時，也在不停地破壞著人類懶以生存的環境，人類再也不能不顧生存環境任意發展，這方面的教訓太深刻了。環保方面的要求希望人類能找到一種對環境友好的替代能源。以太陽能、風能、水能等為代表的清潔能源倒是符合人類要求，但是這幾種能源在實際使用時都存在這樣那樣的缺點，限制了它們在社會上的大規模推廣使用。

技術實現要素：
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本實用新型所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種間接地利用太陽能、通過吸收空氣內能并將其轉化成為各種機械能或電能的從空氣中吸收熱能的動力循環輸出系統。

本實用新型的技術方案是：

一種從空氣中吸收熱能的動力循環輸出系統，包括A氣飽和氣儲存裝置和凝結核發生裝置，所述A氣飽和氣儲存裝置和凝結核發生裝置的輸出端分別與正功輸出裝置的輸入端連通，所述正功輸出裝置的輸出端與A氣A液分離裝置連通，所述A氣A液分離裝置分離出A飽和氣體和A液體，A液體經過高壓泵加壓后依次進入A液換熱裝置和空氣換熱裝置進行多級吸熱后再次形成A飽和氣體，并進入所述A氣飽和氣儲存裝置；分離出的A飽和氣體進入A氣B液混合裝置與B液體混合后進入負功輸入裝置體積被壓縮后吸收能量，所述負功輸入裝置的輸出與A氣B液分離裝置連通，所述A氣B液分離裝置分離出來的A飽和氣體與所述A氣飽和氣儲存裝置連通，所述A氣B液分離裝置分離出來的B液體經過減壓節流閥和所述A液換熱裝置后進入所述A氣B液混合裝置，形成整個工作循環；或者，所述A氣A液分離裝置分離出A飽和氣體進入變容壓縮負功輸入裝置，經過多級或多次變容壓縮，逐步提高A飽和氣體的溫度并形成過熱氣體，該過熱氣體每次均進入所述A液換熱裝置進行多次循環換熱，最終降溫后再次形成A飽和氣體，該 A飽和氣體進入所述A氣飽和氣儲存裝置，形成整個工作循環。

B液體經過所述A液B液分離裝置后再經過B液制冷裝置進行二次降溫，再次降溫后的B液進入所述A氣B液混合裝置。

各裝置之間通過管道連接，管道上均設置有閥門和單向閥；所述空氣換熱裝置包括換熱器和風扇，空氣與換熱器內的A液體進行換熱，使A液體變為A飽和氣儲存裝置然后進入所述A氣飽和氣儲存裝置。

所述正功輸出裝置和負功輸入裝置為共軸型結構，同時與有用功輸出軸連接，或者，所述正功輸出裝置和負功輸入裝置為單軸型結構，分別與有用功輸出軸連接，或者，所述正功輸出裝置和負功輸入裝置為集中結構，共同集中在一個氣缸型容器內，中間用活塞隔開，正功輸出裝置和負功輸入裝置分占一邊，兩邊的最大最小體積完全一致，其輸出輸入軸也共用。

A和B分別是不同的工作介質，該兩種工作介質A和B均可為一種物質或多種物質的混合物。

從空氣中吸收熱能的動力循環輸出系統的工作步驟是：

a、設置A氣飽和氣儲存裝置和凝結核發生裝置，該A氣飽和氣儲存裝置輸出的A飽和氣體和凝結核發生裝置輸出的凝結核一并進入正功輸出裝置，A飽和氣體膨脹做功，部分冷凝為A液體，形成A飽和氣體和A飽和液體的混合物；

b、做功后，正功輸出裝置將A飽和氣體和A飽和液體的混合物完全排出，該混合物經過A氣A液分離裝置分離成各自獨立的A飽和氣體和A飽和液體，A飽和液體經過高壓泵加壓后依次進入A液換熱裝置和空氣換熱裝置進行多級吸熱后再次形成A飽和氣體，并進入上述的A氣飽和氣儲存裝置，形成一個循環；

c、步驟b中分離出的A飽和氣體進入A氣B液混合裝置后與B液體微粒混合，形成A飽和氣體和B液體微粒的氣液霧狀混合物，該氣液霧狀混合物進入負功輸入裝置中體積被壓縮而吸收能量，然后A飽和氣體和B液體由負功輸入裝置排入A氣B液分離裝置，經過分離后，A飽和氣體進入上述A氣飽和氣儲存裝置，B液體經過減壓節流閥和步驟b中的A液換熱裝置后進入A氣B液混合裝置，形成一個循環；

d、或者，步驟b中分離出的A飽和氣體進入變容壓縮負功輸入裝置，經過多級或多次壓縮，逐步提高A飽和氣體的溫度和壓強，進而每次壓縮均形成的過熱氣體均進入步驟b中的A液換熱裝置進行多次換熱，最終降溫后再次形成A飽和氣體，該A飽和氣體進入上述A氣飽和氣儲存裝置，形成一個循環。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型通過熱交換方式，能冷卻空氣并吸收空氣分子的熱能，由于直接地利用了取之不盡用之不竭的空氣內能做為能量來源，且由于太陽每天都在不停地對空氣內能進行著補充而不用擔心能量來源枯竭的可能，因此在滿足環境保護要求的同時，還實現人類對無限制使用清潔能源的需求。

2、本實用新型在飽和氣管道中接入凝結核，促使A飽和氣在絕熱膨脹時凝結出A飽和氣和A液體，以改變氣體的體積和壓力，輸出更多的有用功。

3、本實用新型分別設置有A飽和氣循環、A液體循環及B液體循環，其工作流程方式為三循環式工作流程，簡稱三環式，實現自動循環。

4、本實用新型既可以采用兩種介質進行循環，也可以采用一種介質進行循環，方便取舍，以降低使用成本和制作成本。

5、本實用新型間接地利用太陽能、通過吸收空氣內能并將其轉化成為各種機械能或電能，其適用范圍廣，易于推廣實施，經濟效益明顯。

附圖說明：

圖1為本實用新型以R22為工作介質的P-V示意圖；

圖2為本實用新型以R22為工作介質的P-H示意圖；

圖3為圖2中2點到1點之間的飽和氣曲線的P-H示意圖；

圖4為本實用新型共軸型三環式空氣源動力循環輸出系統的工作流程圖；

圖5為本實用新型單軸型動力循環輸出系統的工作流程圖；

圖6為本實用新型集中型動力循環輸出系統的工作流程圖；

圖7為本實用新型單一介質型動力循環輸出系統的工作流程圖。

具體實施方式：

實施例一：參見圖1—圖6，圖中主要設備組成及作用：

①A氣飽和氣體儲存裝置

作用：儲存本動力機工作時使用的工作介質A的飽和氣體。

②凝結核發生裝置

作用：產生促使A氣飽和氣體絕熱膨脹時凝結出A飽和液體的凝結核。

在該裝置內產生并添加到A飽和氣體中的凝結核有可能是離子，也可能是高能射線，也可以采用別的物質。

③正功輸出裝置

作用：類似普通發動機上使用的活塞及氣缸，A氣飽和氣體將在此裝置內絕熱膨脹并凝結出A飽和液體。

④A氣A液分離裝置

作用：將正功輸出裝置內絕熱膨脹并凝結出液體的A飽和氣體和A飽和液體完全分離開，形成單獨的A飽和氣體和A飽和液體。

⑤A氣B液混合裝置

作用：將A氣A液分離裝置分離出來的A飽和氣體與B工作介質的液體微粒完全混合，使兩者最終形成濃霧狀態。

⑥負功輸入裝置

作用：類似正功輸出裝置，A氣飽和氣體將在此裝置內通過B液的不斷吸熱而沿壓焓圖上A飽和氣體線被外功進行絕熱壓縮，并最終形成與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體狀態一模一樣的飽和氣體。

⑦A液高壓泵

作用：A氣A液分離裝置中分離出來的A液壓縮回到A氣飽和氣體儲存裝置中。

⑧B液制冷裝置

作用：將A氣B液分離裝置分離出來的B液體溫度最終冷卻到小于或等于A氣A液分離裝置分離出來的A飽和氣體溫度的狀態。

⑨A液換熱裝置

作用：在此裝置中，從A氣A液分離裝置分離出來的低溫A飽和液體吸收

從A氣B液分離裝置分離出來的高溫B液體的熱量或者是吸收從變容壓縮裝

置出來的A氣體的熱量，從而完成兩者的熱交換過程。

⑩空氣換熱裝置

作用：在此裝置中，從A液換熱裝置出來的的低溫A液體吸收空氣的熱量，完成兩者的熱交換過程。

?A氣B液分離裝置

作用：將來自負功輸入裝置中絕熱壓縮后的B液體從A飽和氣體中完全分離開。

參見圖4到圖6分別為三種形式的本動力循環輸出系統的具體實施例。圖4為共軸型動力循環輸出系統的實施例，其特點是正功輸出裝置的輸出軸和負功輸入裝置的輸入軸是同軸的，轉速轉向均一致；圖5為單軸型動力循環輸出系統的實施例，其特點是正功輸出裝置的輸出軸和負功輸入裝置的輸入軸是分開的，各自單獨運動，互不影響，轉速轉向可能均不一致；圖6為集中型動力循環輸出系統的實施例，其特點是正功輸出裝置和負功輸入裝置共同集中在一個氣缸型容器內，中間用活塞隔開，正功輸出裝置和負功輸入裝置分占一邊，兩邊的最大最小體積完全一致，其輸出輸入軸也共用。

我們用共軸型動力循環輸出系統的實施例為例來介紹其工作過程：

打開閥門D1，從A氣飽和氣體儲存裝置中，一定溫度和壓強的A飽和氣體流入正功輸出裝置中。在其流入過程中，來自凝結核發生裝置的凝結核隨A飽和氣一塊進入正功輸出裝置。當進入一定體積的A飽和氣體后，關閉閥門D1，正功輸出裝置繼續進行絕熱體積膨脹，在其膨脹過程中，由于凝結核的存在，從A飽和氣中會析出A液體，當正功輸出裝置繼續膨脹到最大體積時，析出的A液體質量達到最大值，此時無論A飽和氣體還是A飽和液體均處于低溫狀態。然后打開閥門D2，正功輸出裝置體積縮小，將低溫A飽和氣和低溫A飽和液體從正功輸出裝置中排出到A氣A液分離裝置中，當正功輸出裝置體積恢復到初始體積時，便將來自A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣全部的排走了。進入A氣A液分離裝置中的低溫A飽和液體和低溫A飽和氣體在其中充分分離成單獨的低溫A飽和液體和低溫A飽和氣體。然后分成了兩路，一路為分離出來的低溫A飽和液體，它進入了A液高壓泵，經加壓后進入A液熱交換裝置，此時低溫A飽和液體的壓強與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體壓強完全一致，只是溫度沒有A飽和氣高。一路為分離出來的低溫A飽和氣體進入了A氣B液混合裝置，在其中低溫A飽和氣體和同溫度的低溫B液的小微粒充分混合形成類似濃霧的狀態，然后打開閥門D3，混合好的低溫Ａ飽和氣體和低溫B液體微粒便進入了負功輸入裝置，當負功輸入裝置的體積膨脹到與正功輸出裝置的最大體積一樣時，關閉閥門D3，負功輸入裝置體積縮小，對其中的低溫A飽和氣體和低溫B液體微粒進行絕熱壓縮，壓縮過程中低溫B液體微粒不停吸收高于其溫度的A氣體的熱量，使其降溫從而始終保持A氣體的壓力和溫度處于飽和氣體狀態，當溫度和壓力均達到與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體的溫度和壓強完全一致時（此時A飽和氣體和B液體微粒均處于比壓縮前初始狀態高的高溫狀態），打開閥門D4，負功輸入裝置體積縮小到初始位置，將壓縮后的相對高溫A飽和氣體和相對高溫B液體微粒完全排入A氣B液分離裝置中（此相對高溫為相比壓縮前的溫度，其實它于A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體的溫度和壓強完全一致），然后關閉閥門D４。在實際工作中，正功輸出裝置和負功輸入裝置總是同時進行相反的動作，比如如果正功輸出裝置在進行體積膨脹過程，那么負功輸入裝置一定在進行體積縮小過程，反之如果正功輸出裝置在進行體積縮小過程，那么負功輸入裝置一定在進行體積膨脹過程；而且當正功輸出裝置體積膨脹到最大時，負功輸入裝置一定是體積縮小到了最小，反之當正功輸出裝置體積縮小到最小時，負功輸入裝置一定是體積膨脹到了最大。進入A氣B液分離裝置中的相對高溫A飽和氣體和相對高溫B液體微粒進行了完全的分離，分離出來的相對高溫A飽和氣體會通過單向閥C1進入到A氣飽和氣體儲存裝置中繼續進行下一次循環。而分離出來的相對高溫B液體微粒集合成一定體積的液體，會通過一個減壓節流閥E后進入A液熱交換裝置，在A液熱交換裝置中，它與來自A液高壓泵的低溫A飽和液體進入熱量交換，由于相對高溫B液體的溫度高于低溫A飽和液體，所以相對高溫B液體會被冷卻而低溫A飽和液體溫度升高，雖然被低溫A飽和液體冷卻了，但相對高溫B液體的最終溫度有可能還比從A氣A液分離裝置出來的低溫A飽和氣體溫度高，所以需要一個B液制冷裝置，需要對B液體進行二次冷卻，確保進入A氣B液混合裝置的低溫B液體溫度與進入的低溫A飽和氣體溫度一致。再回過頭來看從A液熱交換裝置出來的低溫A飽和液體，雖然它被相對高溫的B液體加熱，但由于B液體含的熱量相對較少，不足以支撐低溫A飽和液體吸熱全部變成A飽和氣體，所以從A液熱交換裝置出來的低溫A飽和液體要再進入一個空氣熱交換裝置，在這個熱交換裝置中，低溫A飽和液體從空氣中吸收熱量，全部變為與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體狀態一樣的飽和氣體而完成了一個完整的氣體液體循環。經過這樣的一個循環，我們可以看出，本系統在空氣熱交換裝置中吸收了空氣的熱量（空氣內能），并將這些熱量在正功輸出裝置中轉化為有用的正功輸出，如果這種循環不停地進行下去，那么有用功便可以不停地輸出而帶動各種機械進行動作。

本動力循環輸出系統正常工作時實際上進行了三個循環：分別為A飽和氣循環、A液體循環及B液體循環，所以其工作流程方式為三循環式工作流程，簡稱三環式；又由于其利用的是空氣的熱能，以空氣做為能量的來源，所以稱其為空氣源動力輸出系統，共同簡稱為三環式空氣源動力循環輸出系統。

下面結合熱力學計算來從理論上驗證這種方法和利用這種方法的動力機成功的可能性，也就是說這種動力機只要能利用用這種方法從空氣中吸收能量，并將這種能量最終轉化為動力機的有用功輸出即可。

我們假定這種動力機以常用制冷劑R22（化學分子式：CHClF2）為工作介質（也可以使用別的任意工作介質），且設定其工作溫度區間為-40⁰到0⁰之間（設定這樣的工作區間是為了保證常溫空氣能向本動力機進行高溫向低溫的能量輸出），所有過程假定均為絕熱過程。

通過下面的幾個步驟來逐步用理論計算驗證其可行性。

查R22飽和氣和飽和液的性質表可得出，1Kg的0⁰飽和氣體體積為47.1 L，其壓強為0.498 MPa；1Kg的-40⁰飽和氣的體積為212.6 L，-40⁰飽和液體的體積為1409.2 Kg/M³，其壓強為0.105 MPa。

第一步：取一個氣缸形容器，通過閥門與一個儲存0⁰的R22的氣包容器相連通，氣包容器內全部是R22的0⁰飽和氣體，且氣缸容器體積相對氣包容器體積可忽略不計。氣缸體積在取出R22飽和氣體的過程中是從零逐漸變大的，為了計算方便，我們假定一次取出的R22飽和氣體質量為1Kg。打開閥門，氣包容器便向氣缸容器排出1Kg 的R22飽和氣體，在氣缸容器體積從0到47.1L體積膨脹過程中，有有用的正功輸出，輸出的正功大小為P1 = 0.498 X 47.1 = 23.46 KJ。參見圖1的 P-V圖從4點到1點的等壓膨脹做功過程。

第二步：在氣缸容器體積膨脹到47.1L后，關閉閥門，讓R22飽和氣體在氣缸容器中進行絕熱等熵膨脹，且在膨脹過程，引入讓其能凝結的凝結核（凝結核也可在第一步體積膨脹時引入），讓其邊膨脹邊凝結。這樣在膨脹過程中，氣缸容器內始終是R22的飽和氣體和飽和液體的混合物，不會出現R22的過飽和氣，這樣做的目的一方面是為了增加輸出的有用正功的大小，另一方面是為了取得R22的飽和液體。利用氣體絕熱膨脹形成過冷飽和氣是檢測高能粒子的重要方法，威爾遜云室就是典型的應用。

查R22的壓焓圖，并參見圖2的壓焓圖上從1點到2‘點的等熵膨脹過程。在飽和氣和飽和液共存的兩相區，R22的飽和氣體在從0⁰到-40⁰等熵膨脹后，查得其0⁰等熵線S=1.7507 KJ/Kg與膨脹終溫T=-40⁰的等溫線交點處1Kg飽和氣和飽和液的總焓為372 KJ/Kg，其飽和汽干度為0.93。即飽和汽中含93%的-40⁰飽和氣，剩余的7%為-40⁰的飽和液體，也即為膨脹后此時氣缸容器含有0.93 Kg、-40⁰飽和氣體和0.07 Kg、-40⁰飽和液體。此時膨脹后氣缸容器的體積為0.93X212.6=197.7 L。飽和液體積為0.07÷1.409=0.05 L，其相對飽和氣體積可以忽略不計。

膨脹前1Kg 0⁰飽和氣體總焓為405 KJ/Kg，所以膨脹后氣缸容器對外輸出的正功大小為P2 = 405 – 372 = 33 KJ。

第三步：氣缸容器減小體積，將溫度為-40⁰的0.93Kg飽和氣體和0.07Kg飽和液體完全排出到一個氣液分離容器中，氣缸容器體積恢復到零。氣液分離容器將0.93Kg飽和氣體和0.07Kg飽和液體完全分離開，再通過一個高壓泵將-40⁰的0.07Kg飽和液體壓縮回到第一步中儲存0⁰R22的氣包容器中。此時高壓泵需要外部能量輸入做負功，負功大小可計算為P3 = 0.498 X 0.05 = 0.25 KJ。

第四步：將第三步分離出來的體積為197.7L 、溫度為-40⁰的0.93Kg R22飽和氣體引入與第一氣缸容器一樣的第二個氣缸容器中，第二個氣缸容器也通過閥門與第一步中儲存0⁰ R22的氣包容器相連通。在將-40⁰的R22飽和氣體引入第二個氣缸容器時，通過一個混合裝置預先將-40⁰的R22飽和氣體與另一種-40⁰的霧狀物質A（液體微粒）完全混合，類似第二步做功時形成的氣液混合物，只不過這時是兩種不同物質的混合物，而第二步形成的混合物為同一種物質。該種-40⁰的霧狀物質A的氣化熱要遠大于R22的氣化熱且在工作溫度區間為-40⁰到0⁰之間的飽和氣壓很小，比如該物質為添加了無機物的玻璃水等。待兩種混合物完全進入第二氣缸容器內后，用外力絕熱壓縮第二氣缸容器。此時如果不添加霧狀物質A，參見圖2的壓焓圖上從2點到5點的等熵壓縮過程，此壓縮過程將沿-40⁰等熵線S=1.8231 KJ/Kg進行等熵壓縮，最后在5點處形成的R22狀態為過熱氣體，其在被外力壓縮到47.1L（密度為19.74Kg/M³）時的壓強要大于0⁰飽和氣體壓強（0.498 MPa）；也就是說，如果不采取措施，我們將體積為197.7L 、溫度為-40⁰的0.93KgR22飽和氣體壓縮到體積為47.1L做的負功將達到約39.1 KJ，要大于讓將體積為47.1L 、溫度為0⁰的1Kg R22飽和氣膨脹到體積為197.7L做的正功33 KJ，我們將得不償失。

但在添加霧狀物質A后，情況將發生根本改變。將其壓縮過程細化，參見圖3的壓焓圖，圖3是我們從圖2中從2點到1到的飽和氣曲線上截取的任意一段。在某一體積點6（其體積為V0、溫度為T0、壓強為P0）處我們開始對混合物進行快速等熵絕熱壓縮，假定等熵壓縮一定體積后到達7點處，此處氣體必定處于過熱狀態，過熱氣體壓強為p1+X MPa、溫度為T2，此后停止壓縮。由于T2要大于T0，也即是壓縮后形成的R22過熱氣體的溫度T2大于壓縮前添加的霧狀物質A的溫度T0，所以R22過熱氣體向霧狀物質A傳遞熱量，其壓強、比焓、溫度均下降，表現為R22過熱氣體在壓焓圖上將沿等密度線向與飽和氣體曲線交點8處靠近（8點處的飽和氣壓強為P1，飽和氣溫度為T1），其靠近的程度取決于添加的霧狀物質A的質量，如果添加的霧狀物質A質量剛好，則R22過熱氣體將在某時與霧狀物質A溫度達到平衡時正好形成飽和溫度T1下的飽和氣體（此時氣體的壓強與溫度等各種狀態均落在飽和氣曲線上），此時霧狀物質A由于吸收了來自R22過熱氣體傳遞的熱量而溫度升高，但其最終溫度將小于等于T1。如果每次微小的壓縮都經歷這樣一個過程，推而廣之，體積變化足夠小時，那么從理論上來講，對R22飽和氣的壓縮幾乎可以做到沿壓焓圖上的飽和氣體曲線進行，此時的壓縮過程從大的范圍講將是一個變熵壓縮過程，外力做的負功將相比等熵壓縮時會減少很多。

對于上述的R22飽和氣，實際壓縮過程中，假定每個微小壓縮過程后的壓強總比沿等密度線溫度降低后壓焓圖上的飽和氣體線上對應的壓強大0.01 MPa，也即為上述p1+X中的X=0.01，那么我們將體積為197.7L 、溫度為-40⁰的0.93KgR22飽和氣壓縮到體積為43.8L（47.1X0.93=43.8）、溫度為0⁰做的負功就可以計算出來了。在R22飽和氣和飽和液性質表上，1Kg的0⁰飽和氣體焓為405KJ/Kg，1Kg的-40⁰飽和氣體焓為388.13KJ/Kg，則因0.93Kg的-40⁰飽和氣體升溫到0⁰飽和氣體的焓變化而致外力做的負功為0.93X（405-388.13）= 15.69 KJ，霧狀物質A吸收的熱量同樣來源于外界對氣缸做的負功，此功大小為0.01X（197.7-43.8）= 1.54 KJ，外界對第二氣缸容器做的總負功為此兩功和，為P4=15.69+1.54=17.23 KJ。參見圖3，此壓縮過程在壓焓圖上的曲線將與-40⁰到0⁰飽和氣體曲線近似平行，從飽和氣體曲線某一點上看，在等密度線上，兩條曲線上對應的壓強將相差0.01 MPa。

其實這個添加霧狀物質A過程，也可用別的過程代替，例如將這個過程改為變體積壓縮過程也可達到這步的效果。將第三步分離出來的體積為197.7L 、溫度為-40⁰的0.93Kg R22飽和氣體引入第二個氣缸容器中后，先壓縮一個較小的行程，讓體積縮小一點，這時，壓縮后的飽和氣體的溫度、壓強都增加了，這時再將這些R22飽和氣體用第三步分離出來的R22飽和液體冷卻，待其溫度和壓強達到壓縮后的體積情況下的飽和氣體狀態時，再將這氣體進行二次壓縮，再將其壓縮一個較小的行程，讓體積再縮小一點，這時，二次壓縮后的飽和氣體的溫度、壓強又都增加了，這時再將這些R22飽和氣體用第三步分離出來的R22飽和液體冷卻，待其溫度和壓強又達到二次壓縮后的體積情況下的飽和氣體狀態時，再將這氣體進行三次壓縮。。。。。。，這樣依次循環下去，直到將R22飽和氣體壓強達到第一步中儲存0⁰R22的氣包容器中的R22飽和氣體的狀態一樣時，再最終將其壓縮回到第一步中儲存0⁰R22的氣包容器中。這一過程雖然省略了添加霧狀物質A過程，但相對添加霧狀物質A過程其復雜程度有所提高。

第五步：參見圖1中的P-V圖中3點到4點的等壓壓縮過程。將體積為43.8L、溫度為0⁰的R22飽和氣體繼續壓縮回到第一步儲存0⁰R22的氣包容器中。進行此過程前，先將含有霧狀物質A的全部R22飽和氣通過一個氣液分離裝置，將43.8L 0⁰R22飽和氣體中的霧狀物質A完全分離出來，再通過制冷裝置將霧狀物質A冷卻到-40⁰，以備下次使用。同時將0⁰R22飽和氣壓縮回到第一步儲存0⁰R22的氣包容器中，這個過程需要做負功，做的負功大小為P5= 0.498 X 43.8 = 21.82 KJ。

第六步：計算正負功差值。

上述五步中正功和為：P正=P1+P2=23.46+33=56.46 KJ。

上述五步中負功和為：P負=P3+P4+P5=0.25+17.23+21.82=39.3 KJ。

正負功差值為：P正—P負=56.46-39.3=17.16 KJ。

參見圖1中R22飽和所氣在做功過程中的P-V圖對上述過程做圖示說明。

在圖1中的P-V圖上。4點為第一氣缸容器開始打開閥門，從儲存0⁰R22的氣包容器中引入R22飽和氣的初始狀態，此點處第一氣缸容器體積為零；1點為第一氣缸容器體積正好膨脹到47.1L時的狀態，此狀態點壓強為0.498 MPa，溫度為0⁰；2點為第一氣缸容器體積絕熱膨脹到197.7L時的狀態，此狀態點壓強為0.105 MPa，溫度為-40⁰；3點為第二氣缸容器體積絕熱壓縮到43.8L時的狀態，此狀態點壓強為0.498 MPa，溫度為0⁰。從點4到點1的過程相當于1Kg的R22飽和氣從第一步儲存0⁰R22的氣包容器中完全引入第一氣缸容器中，此過程做正功。從點1到點2相當于R22飽和氣在第一氣缸容器中體積從47.1L到197.7L時的絕熱膨脹過程，兩點連接形成的曲線為近似的飽和氣體曲線，此過程中因凝聚核的引入而不斷有R22液體從飽和氣中析出，在2點處，析出的R22飽和液體達到最大值，此時飽和氣體的干度為0.93，有0.07Kg的R22液體中析出，此過程做正功。從點2到點3相當于分離出R22液體后的R22飽和氣體在第二氣缸容器中體積從197.7L到43.8L時的絕熱壓縮過程，兩點連接形成的曲線也為近似的飽和氣體曲線，此過程中，霧狀物質A不斷地吸收因外力做功而產生的多余熱量，時刻保證R22氣體狀態為飽和氣體狀態，在3點處，壓縮的體積達到43.8L，壓強達到0.498 MPa，溫度為0⁰，此狀態與第一步儲存0⁰R22的氣包容器中的R22飽和氣體狀態完全相同，此過程做負功。從點3到點4的過程相當于分離出霧狀物質A后的0.93Kg（0⁰、43.8L、0.498 MPa）的R22飽和氣體從第二氣缸容器中再壓縮進入第一步儲存0⁰R22的氣包容器中，此過程做負功。在P-V圖上可以看出，由點1、點2及點3所圍成的陰影部分的面積即為可輸出的正功大小，此正功減去把0.07Kg（-40⁰、0.05L）的R22飽和液體壓縮進第一步儲存0⁰R22的氣包容器中所做的負功后，即為本動力機可輸出的理論有用功（正功）的大小，由上述計算可以看出，此功大小為17.161 KJ/Kg。

參見圖1中的P-V圖，分析為什么1點到2點之間等熵膨脹過程形成的曲線總在2到3點的變熵壓縮過程形成的曲線的右側（也就是我們需要的有用功是怎么形成的）。在某一壓強P（在0.105 MPa 和0.498 MPa之間任意一點）處，等壓直線與兩條曲線形成兩個交點分別記為a和a’。由于1點到2點之間等熵膨脹過程中的R22飽和液體是逐漸析出的，也就是說在1點處R22飽和液體為零，到2點處R22飽和液體達到最多，為0.07 Kg；相反的在1點處飽和氣體最多，到2點達到R22飽和氣體達到最少，為0.93 Kg；所以可以看出，在1點到2點間曲線上任意一點處的其飽和氣體的質量總是大于0.93 Kg，而在2點到3點形成的曲線上任意一點處其飽和氣體的質量總是0.93 Kg。根據PV=nRT的氣體基本方程，a和a’兩點處由于他們的P和T是相同的，所以兩點處的體積Va和Va‘的大小只取決于各自n的大小，n為飽和氣體的摩爾數（也可以看為質量）。n越大、質量越大、V越大；由于a點處氣體摩爾數大于a’點處的氣體摩爾數，所以a點處的Va值大于a’點處的Va‘值。推而廣之，也就是1點到2點間曲線上任意一點的體積總比其同壓力和溫度下的2點到3點間曲線上相對應的點處體積大，表現為1點到2點間整條曲線總在2點到3點間整條曲線的右側。

第七步：第三步中氣液分離容器將0.07Kg飽和液體完全分離出來，并通過一個高壓泵將-40⁰的0.07Kg飽和液體壓縮回到第一步中儲存0⁰R22的氣包容器中。在壓縮回到氣包容器過程中，其通道上連接一個熱交換器，-40⁰的0.07Kg飽和液體通過熱交換器吸收熱量重新變為0⁰的飽和氣體后再回到氣包容器中。熱交換器另一端吸收的熱量來自常溫空氣，通過熱交換器將常溫空氣的內能交換給-40⁰ R22的飽和液體，-40⁰ R22的飽和液體吸收這些熱量再變化成0⁰R22飽和氣體從而完成一個能量吸收做功的循環過程。從常溫空氣中吸收的熱量理論上與上述計算出的正功大小一樣，當然也可以從-40⁰的0.07Kg飽和液體變為0⁰的0.07Kg飽和氣體計算出來。-40⁰的1Kg飽和液體的焓為154.89 KJ/Kg，0⁰的1Kg飽和氣體的焓為405 KJ/Kg，理論上-40⁰的1Kg飽和液體吸熱變為0⁰的1Kg飽和氣體的焓變計算為：405-154.89=250.11 KJ，也即是1Kg液體發生狀態變化成為氣體需要吸收的氣化熱，則0.07Kg液體氣化需要吸收的熱量為：0.07X250.11=17.5 KJ，與上述通過做功計算得到的正功值17.16 KJ基本一致。

從上述我們得到的啟發，在絕熱膨脹過程中我們得到的飽和液液體越多，就意味著我們能得到更多的有用功輸出，所以尋找到能輸出最多有用功的適當工作介質也是本動力機能夠大規模推廣應用的關鍵。另外，有外部介質吸熱的絕熱壓縮過程是本動力機成功的決定性因素，沒有這一步，本動力機就沒法實現有用正功的輸出。

利用上述七步的設計方法，結合理論計算可以表明，通過合理的設計，精確地控制飽和氣的膨脹做正功和壓縮消耗做負功的過程，就可以得到對我們有利的有用功輸出（這種有用功來源于空氣內能，最終還是來源于太陽能），也就是說這種動力機理論上可行的。

當然理論計算出的正功與實際做出的動力機輸出的有用功會有很大差別，上述我們進行的計算過程中，事實上有些步驟是需要外功輸入才能進行，比如凝結核的產生、R22飽和氣體和R22飽和液體的分離、R22飽和氣體和霧狀物質A的混合、霧狀物質A的制冷、R22飽和氣體和霧狀物質A的分離、R22飽和液體和空氣熱量的交換等均需要外功介入才能有效進行，而這些外功均為負功，均會占用一部分有用的正功；還有機械摩擦損耗、管路壓力衰減損耗等各種消耗均也會使真正輸出的正功大打折扣；另外，霧狀物質A事實上參與了上述工作過程的所有步驟，其對各個步驟的影響也需要考慮。本計算中我們采用的物質為單一工作介質，實際使用中，R22可以換成兩種或多種混合物質氣體，而霧狀物質A也同樣可以是兩種或多種物質的混合液微粒。所有這些需要均我們通過實驗不斷持續改進，不斷提高實際做出的動力機效率，讓其能輸出更多的有用功，更快更好地服務人類。

實施例二：參見圖7，本實施例與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在于：進入A氣A液分離裝置中的低溫A飽和液體和低溫A飽和氣體在其中充分分離成單獨的低溫A飽和液體和低溫A飽和氣體。然后分成了兩路，一路為分離出來的低溫A飽和液體，它進入了A液高壓泵，經加壓后進入A液熱交換裝置，此時低溫A飽和液體的壓強與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體壓強完全一致，只是溫度沒有A飽和氣高。一路為分離出來的低溫A飽和氣體通過閥門D3進入了變容壓縮裝置，待低溫A飽和氣體全部進入變容壓縮裝置后關閉閥門D3；變容壓縮裝置將低溫A飽和氣體進行第一次壓縮，當壓縮一定體積后，其溫度和壓強較剛進入時均升高，打開閥門D4，將其完全排入A液熱交換裝置，在A液熱交換裝置中來自A氣A液分離裝置中的低溫A液體與來自變容壓縮裝置中被壓縮后升高了溫度和壓強的A氣體進行熱交換，將A氣冷卻使其處于飽和氣體狀態，然后再將冷卻后處于飽和狀態的A飽和氣體（比第一次壓縮前稍高壓強和溫度）排入變容壓縮裝置中進行第二次壓縮，被壓縮后的氣體再被A液熱交換裝置冷卻，再進行第三次壓縮，再被冷卻。。。。。，直到被壓縮后的A氣體達到與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體狀態一致時，打開閥門D5，將其完全排入A氣飽和氣體儲存裝置中。然后變容壓縮裝置再接收來自A氣A液分離裝置中的下一批次的低溫A飽和氣體，將其進行多次變體積壓縮，達到與A氣飽和氣體儲存裝置中的A飽和氣體狀態一致時再排出到A氣飽和氣體儲存裝置中。重復上述過程，正功輸出裝置便能將有用功源源不斷的輸出來。

本第二種動力機裝置正常工作時實際上也進行了三個循環：分別為A飽和氣循環、A液體循環及低溫A氣體變容壓縮循環，所以其工作流程方式也為三循環式工作流程，也可簡稱為三環式空氣源動力循環輸出系統。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。