一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)及工作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)及工作方法，其中的一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)包括：液態(tài)空氣儲(chǔ)罐、高壓超低溫液體泵、射流引流器、超低溫氣液管道、熱源輸出口、熱源輸入口、高壓氣化器、高壓常溫輸氣管道、氣體混合引流器、換熱器熱媒液體輸入口、換熱器熱媒液體輸出口、低壓低溫空氣管道、連軸器、氣輪機(jī)、輸氣管道、排氣頭、發(fā)電機(jī)、連接器、管道及由氣體擴(kuò)張段、換熱器、氣體收縮段組成的補(bǔ)熵?fù)Q熱器。本發(fā)明專利技術(shù)利用工質(zhì)吸收低品位自然環(huán)境已有熱能、生產(chǎn)生活中排放的含熱介質(zhì)中的低品位廢熱，氣化膨脹做功，工作過程中溫度較低，動(dòng)力機(jī)械，特別是燃?xì)廨啓C(jī)在生產(chǎn)制造使用中降低材料工藝要求，系統(tǒng)復(fù)雜性下降、省去散熱系統(tǒng)，幾乎不新消耗能源物質(zhì)，特別適合作為艦船動(dòng)力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)及工作方法
本專利技術(shù)屬于燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)及工作方法。
技術(shù)介紹
燃?xì)廨啓C(jī)（GasTurbine）是一種以連續(xù)流動(dòng)的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。在空氣和燃?xì)獾闹饕鞒讨校挥袎簹鈾C(jī)（Compressor）、燃燒室（Combustor）和燃?xì)鈿廨啓C(jī)（Turbine）這三大部件組成的燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，通稱為簡(jiǎn)單循環(huán)。大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)均采用簡(jiǎn)單循環(huán)方案。因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，而且最能體現(xiàn)出燃?xì)廨啓C(jī)所特有的體積小、重量輕、起動(dòng)快、少用或不用冷卻水等一系列優(yōu)點(diǎn)。壓氣機(jī)從外界大氣環(huán)境吸入空氣，并經(jīng)過軸流式壓氣機(jī)逐級(jí)壓縮使之增壓，同時(shí)空氣溫度也相應(yīng)提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃?xì)猓蝗缓笤龠M(jìn)入到氣輪機(jī)中氣化膨脹做功，推動(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)和外負(fù)荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了氣體或液體燃料的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。從氣輪機(jī)中排出的廢氣排至大氣自然放熱。這樣，燃?xì)廨啓C(jī)就把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，又把部分熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。通常在燃?xì)廨啓C(jī)中，壓氣機(jī)是由燃?xì)鈿廨啓C(jī)氣化膨脹做功來帶動(dòng)的，它是氣輪機(jī)的負(fù)載。在簡(jiǎn)單循環(huán)中，氣輪機(jī)發(fā)出的機(jī)械功有1/2到2/3左右用來帶動(dòng)壓氣機(jī)，其余的1/3左右的機(jī)械功用來輸出機(jī)械能，如驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)的時(shí)候，首先需要外界動(dòng)力，一般是起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)，直到燃?xì)鈿廨啓C(jī)發(fā)出的機(jī)械功大于壓氣機(jī)消耗的機(jī)械功時(shí)，外界起動(dòng)機(jī)脫扣，燃?xì)廨啓C(jī)才能自身獨(dú)立工作。燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)可以是一個(gè)廣泛的稱呼，基本原理大同小異，一般所指的燃?xì)鈿廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，通常是指用于船舶（以軍用作戰(zhàn)艦艇為主）、車輛（通常是體積龐大可以容納得下燃?xì)鈿廨啓C(jī)的車種，例如坦克、工程車輛等）。與推進(jìn)用的氣輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)不同之處，在于其氣輪機(jī)除了要帶動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸再連上車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)、船舶的螺旋槳等外，還會(huì)另外帶動(dòng)壓氣機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是，壓氣機(jī)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)猓S即流入燃?xì)鈿廨啓C(jī)中氣化膨脹做功，推動(dòng)氣輪機(jī)葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)獾淖龉δ芰︼@著提高，因而燃?xì)鈿廨啓C(jī)在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是最簡(jiǎn)單的，稱為簡(jiǎn)單循環(huán)；此外，還有回?zé)嵫h(huán)和復(fù)雜循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)與其他熱機(jī)相結(jié)合的稱為復(fù)合循環(huán)裝置。燃?xì)廨啓C(jī)是一種先進(jìn)而復(fù)雜的成套動(dòng)力機(jī)械裝備，是典型的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。作為高科技的載體，燃?xì)廨啓C(jī)代表了多理論學(xué)科和多工程領(lǐng)域發(fā)展的綜合水平，是21世紀(jì)的先導(dǎo)技術(shù)。發(fā)展集新技術(shù)、新材料、新工藝于一身的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家高技術(shù)水平和科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一，具有十分突出的戰(zhàn)略地位。燃?xì)廨啓C(jī)與其它動(dòng)力機(jī)械相比，具有重量輕、體積小、啟動(dòng)快、可靠性好、單機(jī)功率大、運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用前景非常廣闊。燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C(jī)的壓縮比，是影響燃?xì)廨啓C(jī)效率的兩個(gè)主要因素。提高燃?xì)獬鯗兀⑾鄳?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C(jī)效率顯著提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)上述問題，提供一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)及工作方法。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)，包括：液態(tài)空氣儲(chǔ)罐、高壓超低溫液體泵、射流引流器、超低溫氣液管道、熱源輸出口、熱源輸入口、高壓氣化器、高壓常溫輸氣管道、氣體混合引流器、換熱器熱媒液體輸入口、換熱器熱媒液體輸出口、低壓低溫空氣管道、連軸器、氣輪機(jī)、輸氣管道、排氣頭、發(fā)電機(jī)、連接器、管道及由氣體擴(kuò)張段、換熱器、氣體收縮段組成的補(bǔ)熵?fù)Q熱器；所述高壓氣化器通過高壓常溫輸氣管道連接氣體混合引流器；所述氣體混合引流器通過輸氣管道連接氣輪機(jī)；所述發(fā)電機(jī)設(shè)置在氣輪機(jī)前端；所述連軸器設(shè)置在氣輪機(jī)后端；所述排氣頭連接低壓低溫空氣管道；所述氣體擴(kuò)張段連接低壓低溫空氣管道的進(jìn)氣端；所述換熱器設(shè)置在氣體擴(kuò)張段的上方并和氣體擴(kuò)張段連接；所述氣體收縮段設(shè)置在換熱器的上方，所述氣體收縮段的上端和氣體混合引流器連接，下端和換熱器連接；所述換熱器熱媒液體輸入口和換熱器熱媒液體輸出口分別連接換熱器；所述高壓氣化器通過超低溫氣液管道連接射流引流器；所述管道輸出端連接射流引流器，所述管道另一端連接氣體收縮段；所述高壓超低溫液體泵輸出端連接射流引流器；所述高壓超低溫液體泵輸入端連接液態(tài)空氣儲(chǔ)罐；所述連接器輸出端連接液態(tài)空氣儲(chǔ)罐。進(jìn)一步地，所述氣體混合引流器包括：氣體混合引流器輸出口、膨脹混合段、氣體混合引流器噴口、進(jìn)氣口及氣體混合引流器輸入口；所述氣體混合引流器噴口設(shè)置在氣體混合引流器輸入口的上端；所述進(jìn)氣口設(shè)置在氣體混合引流器輸入口的旁邊；所述膨脹混合段設(shè)置在氣體混合引流器的中部；所述氣體混合引流器輸出口設(shè)置在氣體混合引流器的上端。更進(jìn)一步地，所述射流引流器包括：噴管、混合段、射流引流器輸出口、射流引流器噴口、進(jìn)氣管及射流引流器輸入口；所述射流引流器輸出口設(shè)置在射流引流器的底部；所述混合段設(shè)置在射流引流器輸出口的上部；所述噴管設(shè)置在射流引流器的內(nèi)部，混合段的上部；所述射流引流器輸入口設(shè)置在噴管的上端；所述進(jìn)氣管設(shè)置在射流引流器的側(cè)面；所述射流引流器噴口設(shè)置在進(jìn)氣管連接射流引流器內(nèi)部的位置。根據(jù)本專利技術(shù)的又一方面，提供了一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，包括以下步驟：S1，高壓超低溫液體泵把液態(tài)空氣儲(chǔ)罐中的液態(tài)空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送；S2，高壓的超低溫的液體到達(dá)射流引流器，吸入從管道輸送來的氣態(tài)空氣，混合后形成較低溫度的汽液混合物；S3，30MPa以上的高壓的較低溫的氣液混合物進(jìn)入到低溫高壓氣化器，從高壓氣化器熱源輸入口引入環(huán)境帶有能量的液體，把熱量傳給超低溫的氣液混合物后通過高壓氣化器熱源輸出口排出，汽液混合物完全氣化升溫達(dá)到較高溫度，成為高壓的常溫的空氣，高壓常溫的空氣通過高壓常溫輸氣管道進(jìn)入到氣體混合引流器；S4，在氣體混合引流器，少量高壓氣流帶動(dòng)10倍以上大量低壓氣流一起流動(dòng)，熱量、壓力混合交流，成為較低壓力的，較大氣流量的氣流，這個(gè)氣流氣壓在1MPa到5MPa之間；S5，進(jìn)入氣輪機(jī)工作，通過共軸輸出，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，供系統(tǒng)使用，同時(shí)通過連軸器帶動(dòng)氣輪機(jī)，帶動(dòng)負(fù)載;S6，氣輪機(jī)排出的低溫低壓氣體經(jīng)過低壓低溫空氣管道，到達(dá)由氣體擴(kuò)張段、換熱器、氣體收縮段組成的補(bǔ)熵?fù)Q熱器,在氣體擴(kuò)張段，由于容器橫截面積增加，氣流壓力減小，流速減小，溫度降低，更有利于換熱；氣流到換熱器部分，與從換熱器熱媒液體輸入口引入、換熱器熱媒液體輸出口排出的含有熱量的液體進(jìn)行熱交換，繼續(xù)升溫、升壓、補(bǔ)熵；S7，通過補(bǔ)熵達(dá)到盡可能大的壓力和更高溫度的氣流，氣體到收縮段后，容器橫截面積減小，壓力、溫度上升，形成更高溫度的氣體；該氣體部分通過管道被射流引流器吸入，與超低溫高壓液態(tài)空氣混合后得到利用，另外大部分將通過氣體混合引流器，和從高壓常溫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)，其特征在于，包括：液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(1)、高壓超低溫液體泵(2)、射流引流器(3)、超低溫氣液管道(4)、熱源輸出口(5)、熱源輸入口(6)、高壓氣化器(7)、高壓常溫輸氣管道(8)、氣體混合引流器(9)、換熱器熱媒液體輸入口(10)、換熱器熱媒液體輸出口(11)、低壓低溫空氣管道(15)、連軸器(16)、氣輪機(jī)(17)、輸氣管道(18)、排氣頭(19)、發(fā)電機(jī)(20)、連接器(21)、管道(22)及由氣體擴(kuò)張段(14)、換熱器(13)、氣體收縮段(12)組成的補(bǔ)熵?fù)Q熱器；所述高壓氣化器(7)通過高壓常溫輸氣管道(8)連接氣體混合引流器(9)；所述氣體混合引流器(9)通過輸氣管道(18)連接氣輪機(jī)(17)；所述發(fā)電機(jī)(20)設(shè)置在氣輪機(jī)(17)前端；所述連軸器(16)設(shè)置在氣輪機(jī)(17)后端；所述排氣頭(19)連接低壓低溫空氣管道(15)；所述氣體擴(kuò)張段(14)連接低壓低溫空氣管道(15)的進(jìn)氣端；所述換熱器(13)設(shè)置在氣體擴(kuò)張段(14)的上方并和氣體擴(kuò)張段(14)連接；所述氣體收縮段(12)設(shè)置在換熱器(13)的上方，所述氣體收縮段(12)的上端和氣體混合引流器(9)連接，下端和換熱器(13)連接；所述換熱器熱媒液體輸入口(10)和換熱器熱媒液體輸出口(11)分別連接換熱器(13)；所述高壓氣化器(7)通過超低溫氣液管道(4)連接射流引流器(3)；所述管道(22)輸出端連接射流引流器(3)，所述管道(22)另一端連接氣體收縮段(12)；所述高壓超低溫液體泵(2)輸出端連接射流引流器(3)；所述高壓超低溫液體泵(2)輸入端連接液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(1)；所述連接器(21)輸出端連接液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(1)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，其特征在于，包括以下步驟：S1，高壓超低溫液體泵（2）把液態(tài)空氣儲(chǔ)罐（1）中的液態(tài)空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送；S2，高壓的超低溫的液體到達(dá)射流引流器（3），吸入從管道（22）輸送來的氣態(tài)空氣，混合后形成較低溫度的汽液混合物；S3，30MPa以上的高壓的較低溫的氣液混合物進(jìn)入到低溫高壓氣化器（7），從高壓氣化器（7）熱源輸入口（6）引入環(huán)境帶有能量的液體，把熱量傳給超低溫的氣液混合物后通過高壓氣化器（7）熱源輸出口（5）排出，汽液混合物完全氣化升溫達(dá)到較高溫度，成為高壓的常溫的空氣，高壓常溫的空氣通過高壓常溫輸氣管道（8）進(jìn)入到氣體混合引流器（9）；S4，在氣體混合引流器（9），少量高壓氣流帶動(dòng)10倍以上大量低壓氣流一起流動(dòng)，熱量、壓力混合交流，成為較低壓力的，較大氣流量的氣流，這個(gè)氣流氣壓在1MPa到5MPa之間；S5，進(jìn)入氣輪機(jī)（17）工作，通過共軸輸出，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(20)發(fā)電，供系統(tǒng)使用，同時(shí)通過連軸器（16）帶動(dòng)氣輪機(jī)，帶動(dòng)負(fù)載;S6，氣輪機(jī)排出的低溫低壓氣體經(jīng)過低壓低溫空氣管道（15），到達(dá)由氣體擴(kuò)張段（14）、換熱器（13）、氣體收縮段（12）組成的補(bǔ)熵?fù)Q熱器,在氣體擴(kuò)張段(14)，由于容器橫截面積增加，氣流壓力減小，流速減小，溫度降低，更有利于換熱；氣流到換熱器(13)部分，與從換熱器熱媒液體輸入口...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：茍仲武，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：茍仲武，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：