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
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液態(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。
【專利說明】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)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃?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。
【背景技術(shù)】
[0002]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?，只有壓氣機(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),通稱為簡單循環(huán)。大多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)均采用簡單循環(huán)方案。因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)最簡單，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)。
[0003]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。在簡單循環(huán)中，氣輪機(jī)發(fā)出的機(jī)械功有I / 2到2 / 3左右用來帶動(dòng)壓氣機(jī)，其余的I / 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)，夕卜界起動(dòng)機(jī)脫扣，燃?xì)廨啓C(jī)才能自身獨(dú)立工作。
[0004]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)。
[0005]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。
[0006]燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(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。
[0007]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。
[0008]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、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。
[0009]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?，并相?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C(jī)效率顯著提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明針對上述問題，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。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(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)空氣儲罐；所述連接器輸出端連接液態(tài)空氣儲罐。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)
[0015]工作方法，包括以下步驟:
[0016]SI，高壓超低溫液體泵把液態(tài)空氣儲罐中的液態(tài)空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送；
[0017]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；[0018]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；
[0019]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IMPa到5MPa之間；
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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，和從高壓常溫輸氣管道輸送來的高壓低溫氣流帶動(dòng)、推動(dòng)、混溫、混壓后，形成約IMPa到5MPa的工作氣流；
[0023]S8，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0024]進(jìn)一步地，所述液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，還包括:高壓的超低溫的液體到射流引流器，在噴管入口形成液流的時(shí)候帶動(dòng)周圍的氣體一起流動(dòng)，在混合段超低溫的液態(tài)空氣和空氣混合，熱量傳給液態(tài)空氣，達(dá)到液態(tài)空氣的沸點(diǎn)，變成超低溫的高壓氣流，由流體力學(xué)原理，吸引從進(jìn)氣管進(jìn)來的氣體一起流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第一步液體汽化，形成氣液混合物，以有利于后續(xù)的熱交換，同時(shí)輸出高壓的氣體，具有壓氣機(jī)的作用。
[0025]更進(jìn)一步地，所述液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，還包括:空氣從氣體混合引流器輸入口輸入，高壓的常溫氣體在氣體混合引流器噴口里面體積縮小，壓強(qiáng)上升，噴射，帶動(dòng)進(jìn)氣口中的氣體一起高速運(yùn)動(dòng)，具有較高的壓力，實(shí)現(xiàn)的目的是帶有氣泵的作用。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0027]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；
[0028]采用液態(tài)空氣物理變化釋放能量，對機(jī)械系統(tǒng)無害，對環(huán)境無害，節(jié)能減排；
[0029]省去壓氣機(jī)，所有機(jī)械動(dòng)力均來熱能，效率高；
[0030]溫度變化范圍小，葉片動(dòng)靜間隙不用調(diào)整，氣輪機(jī)效率提高；
[0031]用于軍事領(lǐng)域大型裝備如坦克、軍艦、直升機(jī)，由于噴出的尾氣沒有熱量，紅外特性減弱，使得紅外尋的武器無法定位跟蹤，實(shí)現(xiàn)紅外隱身。
[0032]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0034]圖1是本發(fā)明的一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明的一種液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法流程圖；
[0036]圖3是本發(fā)明的射流引流器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4是本發(fā)明的氣體混合引流器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0039]I為液態(tài)空氣儲罐、2為高壓超低溫液體泵、3為射流引流器、4為超低溫氣液管道、5為熱源輸出口、6為熱源輸入口、7為高壓氣化器、8為高壓常溫輸氣管道、9為氣體混合引流器、10為換熱器熱媒液體輸入口、11為換熱器熱媒液體輸出口、12為氣體收縮段、13為換熱器、14為氣體擴(kuò)張段、15為低壓低溫空氣管道、16為連軸器、17為氣輪機(jī)、18為輸氣管道、19為排氣頭、20為發(fā)電機(jī)、21為連接器、22為管道、31為氣體混合引流器輸出口、32為膨脹混合段、33為氣體混合弓I流器噴口、34為進(jìn)氣口、35為氣體混合引流器輸入口、36為噴管、37為混合段、38為射流引流器輸出口、39為射流引流器噴口、40為進(jìn)氣管及41為射流引流器輸入口。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0041]實(shí)施例1
[0042]參考圖1,如圖1所不的一種液態(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)空氣儲罐I ;所述連接器21輸出端連接液態(tài)空氣儲罐I。[0043]參考圖4，如圖4所示的氣體混合引流器9包括:氣體混合引流器輸出口 31、膨脹混合段32、氣體混合引流器噴口 33、進(jìn)氣口 34及氣體混合引流器輸入口 35 ;所述氣體混合引流器噴口 33設(shè)置在氣體混合引流器輸入口 35的上端；所述進(jìn)氣口 34設(shè)置在氣體混合引流器輸入口 35的旁邊；所述膨脹混合段32設(shè)置在氣體混合引流器9的中部；所述氣體混合引流器輸出口 31設(shè)置在氣體混合引流器9的上端。
[0044]參考圖3，如圖3所示的射流引流器3包括:噴管36、混合段37、射流引流器輸出口38、射流引流器噴口 39、進(jìn)氣管40及射流引流器輸入口 41 ;所述射流引流器輸出口 38設(shè)置在射流引流器3的底部；所述混合段37設(shè)置在射流引流器輸出口 38的上部；所述噴管36設(shè)置在射流引流器3的內(nèi)部，混合段37的上部；所述射流引流器輸入口 41設(shè)置在噴管36的上端；所述進(jìn)氣管40設(shè)置在射流引流器3的側(cè)面；所述射流引流器噴口 39設(shè)置在進(jìn)氣管40連接射流引流器3內(nèi)部的位置。
[0045]所述連接器21是用以給罐體補(bǔ)充加注液態(tài)空氣介質(zhì)。
[0046]實(shí)施例2
[0047]參考圖2，如圖2所示的一種液態(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:
[0048]SI，高壓超低溫液體泵2把液態(tài)空氣儲罐I中的液態(tài)空氣抽出，以30MPa以上的壓力輸送；
[0049]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；
[0050]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 ；
[0051]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IMPa到5MPa之間；
[0052]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；
[0053]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力口，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 10引入、換熱器熱媒液體輸出口 11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；
[0054]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12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22被射流引流器3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9，和從高壓常溫輸氣管道8輸送來的高壓低溫氣流帶動(dòng)、推動(dòng)、混溫、混壓后，形成約IMPa到5MPa的工作氣流；
[0055]S8，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。[0056]所述液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，還包括:高壓的超低溫的液體到射流引流器3，在噴管36入口形成液流的時(shí)候帶動(dòng)周圍的氣體一起流動(dòng)，在混合段37超低溫的液態(tài)空氣和空氣混合，熱量傳給液態(tài)空氣，達(dá)到液態(tài)空氣的沸點(diǎn)，變成超低溫的高壓氣流，由流體力學(xué)原理，吸引從進(jìn)氣管40進(jìn)來的氣體一起流動(dòng),實(shí)現(xiàn)第一步液體汽化,形成氣液混合物，以有利于后續(xù)的熱交換，同時(shí)輸出高壓的氣體，具有壓氣機(jī)的作用。
[0057]所述液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)工作方法，還包括:空氣從氣體混合引流器輸入口 35輸入，高壓的常溫氣體在氣體混合引流器噴口 33里面體積縮小，壓強(qiáng)上升，噴射，帶動(dòng)進(jìn)氣口 34中的氣體一起高速運(yùn)動(dòng)，具有較高的壓力，實(shí)現(xiàn)的目的是帶有氣泵的作用。
[0058]本發(fā)明利用工質(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；
[0059]采用液態(tài)空氣物理變化釋放能量，對機(jī)械系統(tǒng)無害，對環(huán)境無害，節(jié)能減排；
[0060]省去壓氣機(jī)，所有機(jī)械動(dòng)力均來熱能，效率高；
[0061]溫度變化范圍小，葉片動(dòng)靜間隙不用調(diào)整，氣輪機(jī)效率提高；
[0062]用于軍事領(lǐng)域大型裝備如坦克、軍艦、直升機(jī)，由于噴出的尾氣沒有高溫?zé)崃浚t外特性、紫外特性大大減弱，使得紅外尋的武器無法定位跟蹤，實(shí)現(xiàn)紅外隱身。
[0063]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(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)空氣儲罐(I)、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)空氣儲罐(I);所述連接器(21)輸出端連接液態(tài)空氣儲罐(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)，其特征在于，所述氣體混合引流器(9)包括:氣體混合引流器輸出口(31)、膨脹混合段(32)、氣體混合引流器噴口(33)、進(jìn)氣口(34)及氣體混合引流器輸入口(35);所述氣體混合引流器噴口(33)設(shè)置在氣體混合引流器輸入口(35)的上端；所述進(jìn)氣口(34)設(shè)置在氣體混合引流器輸入口(35)的旁邊；所述膨脹混合 段(32)設(shè)置在氣體混合引流器(9)的中部；所述氣體混合引流器輸出口(31)設(shè)置在氣體混合引流器(9)的上端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)空氣工質(zhì)環(huán)境熱動(dòng)力氣輪機(jī)，其特征在于，所述射流引流器(3)包括:噴管(36)、混合段(37)、射流引流器輸出口(38)、射流引流器噴口(39)、進(jìn)氣管(40)及射流引流器輸入口(41);所述射流引流器輸出口(38)設(shè)置在射流引流器(3)的底部；所述混合段(37)設(shè)置在射流引流器輸出口(38)的上部；所述噴管(36)設(shè)置在射流引流器(3)的內(nèi)部，混合段(37)的上部；所述射流引流器輸入口(41)設(shè)置在噴管(36)的上端；所述進(jìn)氣管(40)設(shè)置在射流引流器(3)的側(cè)面；所述射流引流器噴口(39)設(shè)置在進(jìn)氣管(40)連接射流引流器(3)內(nèi)部的位置。
4.一種液態(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: SI，高壓超低溫液體泵(2)把液態(tài)空氣儲罐(I)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IMPa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(10)引入、換熱器熱媒液體輸出口(11)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(12)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(22)被射流引流器(3)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(9)，和從高壓常溫輸氣管道(8)輸送來的高壓低溫氣流帶動(dòng)、推動(dòng)、混溫、混壓后，形成約IMPa到5MPa的工作氣流； S8，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(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，還包括:高壓的超低溫的液體到射流引流器(3)，在噴管(36)入口形成液流的時(shí)候帶動(dòng)周圍的氣體一起流動(dòng)，在混合段(37)超低溫的液態(tài)空氣和空氣混合，熱量傳給液態(tài)空氣，達(dá)到液態(tài)空氣的沸點(diǎn)，變成超低溫的高壓氣流，由流體力學(xué)原理，吸引從進(jìn)氣管(40)進(jìn)來的氣體一起流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)第一步液體汽化，形成氣液混合物，以有利于后續(xù)的熱交換，同時(shí)輸出高壓的氣體，具有壓氣機(jī)的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(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，還包括:空氣從氣體混合引流器輸入口(35)輸入，高壓的常溫氣體在氣體混合引流器噴口(33)里面體積縮小，壓強(qiáng)上升，噴射，帶動(dòng)進(jìn)氣口(34)中的氣體一起高速運(yùn)動(dòng)，具有較高的壓力，實(shí)現(xiàn)的目的是帶有氣泵的作用。
【文檔編號】F02C6/14GK103821614SQ201410079953
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】茍仲武 申請人:茍仲武