一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法及系統(tǒng)，其循環(huán)包括多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻、逆流換熱、正時(shí)定容燃燒、絕熱膨脹、后冷卻和二氧化碳和水脫除6個(gè)過程，是一種熱功轉(zhuǎn)化的熱力循環(huán)。多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程減少壓縮耗功；逆流換熱過程回收膨脹后工質(zhì)的焓，參與熱力循環(huán)；正時(shí)定容燃燒過程，有效抑制HC、CO、PM和NOx等有害污染物的產(chǎn)生；絕熱膨脹過程，實(shí)現(xiàn)充分膨脹做功；后冷卻過程將工質(zhì)進(jìn)一步冷卻至環(huán)境溫度，提高絕熱膨脹過程的膨脹比；二氧化碳和水脫除過程將正時(shí)定容燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳和水脫除，余下工質(zhì)繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)。本發(fā)明為今后設(shè)計(jì)高效、低污染物排放和高性能的原動(dòng)機(jī)提供了方向。
【專利說明】一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原動(dòng)機(jī)，特別是一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]提高內(nèi)燃機(jī)效率和降低排放對(duì)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境均具有重要的積極作用。通過改進(jìn)的循環(huán)過程和燃燒組織方式，可提升原動(dòng)機(jī)效率和減少有害污染物的排放。目前內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用的熱力循環(huán)主要有狄塞爾循環(huán)(Ρ-ν圖如圖1所示)、奧托循環(huán)(P-V圖如圖2所示)、阿特金森循環(huán)(P-V圖如圖3所示)、米勒循環(huán)、布雷頓循環(huán)等，其中狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán)、阿特金森循環(huán)、米勒循環(huán)主要應(yīng)在傳統(tǒng)往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)上，而布雷頓循環(huán)主要應(yīng)用在燃?xì)廨啓C(jī)上。
[0003]奧托循環(huán):等容加熱是其優(yōu)點(diǎn)，但壓縮比小、絕熱壓縮、等容放熱是其缺點(diǎn)，P-V示功圖如I所示。其理論熱效率計(jì)算公式為:[0004]nt=l- ε 1^k
[0005]狄塞爾循環(huán):壓縮比大是其優(yōu)點(diǎn)，但絕熱壓縮、等壓加熱、等容放熱是其缺點(diǎn)，P-V示功圖如2所示。其理論熱效率計(jì)算公式為:
[0006]Iit=1-ε 卜k(p k-l) [k(P-1)-1
[0007]布雷頓循環(huán):等壓放熱是其優(yōu)點(diǎn)，但其加熱過程是等壓過程，其缺點(diǎn)是壓縮比較低、等容度低和排溫高。P-V示功圖如3所示。其理論熱效率計(jì)算公式為:
[0008]nt=l- ε 1^k
[0009]式中，ε為壓縮比；P為加熱膨脹比；k為比熱比。
[0010]為了提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，傳統(tǒng)往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)對(duì)廢氣的能量進(jìn)行再利用，一般是采用廢氣渦輪增壓方式，如增壓柴油機(jī)、增壓汽油機(jī)等。然而，采用廢氣渦輪增壓方式獲得能量并未直接應(yīng)用到熱力系統(tǒng)循環(huán)做功中，而是用來提高進(jìn)氣壓力，增加進(jìn)氣密度，以減少泵氣損失和提高單位容積的功率密度來提高熱效率。其次，盡管廢氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)緊湊，但廢氣能量回收采用葉片式渦輪機(jī)和葉輪式壓縮機(jī)，其效率較低，轉(zhuǎn)速高，噪聲大。再次，廢氣通過渦輪機(jī)之后仍具有一定的能量，即溫度和壓力沒有得到充分的利用。最后，傳統(tǒng)往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)由于燃燒局部溫度較高(局部最高溫度可達(dá)2800K)、油氣混合不均勻、主燃燒過程短(≤30°C A)、活塞環(huán)漏氣、活塞環(huán)狹隙和體積淬熄等原因，致使其Ν0χ、ΡΜ (微粒，柴油機(jī)上)、HC和CO (汽油機(jī)上)排放高。盡管目前科學(xué)界提出在往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)上采用HCCI (均質(zhì)壓燃點(diǎn)火)方式可大大減少NOx和PM，但是不管在柴油機(jī)上還是汽油機(jī)上其實(shí)現(xiàn)的工況范圍非常有限，應(yīng)用性難以得到推廣。
[0011]燃?xì)廨啓C(jī)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)械能的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械。在空氣和燃?xì)獾闹饕鞒讨?，只有壓縮機(jī)、定容燃燒室和燃?xì)馔钙竭@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)簡(jiǎn)單，而且能體現(xiàn)出燃?xì)廨啓C(jī)所特有的體積小、重量輕、起動(dòng)快、基本不用冷卻水等一系列優(yōu)點(diǎn)。但是，簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)排溫高(900°C左右)，致使其熱效率不高。雖然在簡(jiǎn)單循環(huán)的基礎(chǔ)上增加了一些過程，包括壓縮之間的冷卻過程和排氣換熱等過程，但是，其增壓比較低，采用定壓燃燒，等容度低，致使其熱效率低。其次，通過燃?xì)馔钙降膹U氣仍具有一定的能量，即溫度和壓力沒有得到充分的利用。再次，燃?xì)廨啓C(jī)在負(fù)荷變化的情況下，熱效率低。
[0012]目前外燃機(jī)應(yīng)用的熱動(dòng)力循環(huán)主要有斯特林循環(huán)、朗肯循環(huán)、卡諾循環(huán)等。斯特林循環(huán)需要經(jīng)過一段時(shí)間才能響應(yīng)氣缸的熱量變化，其熱量損失較大，熱效率低。蒸汽輪機(jī)作為一種外燃機(jī)，是一種高熱效率的熱力系統(tǒng)，其工作原理是擷取(將水加熱后形成的)水蒸汽之動(dòng)能轉(zhuǎn)換為渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能的機(jī)械，是朗肯循環(huán)的典型應(yīng)用熱機(jī)。世界上大約80%的電是利用渦輪蒸汽機(jī)所產(chǎn)生，其特別適用于火力發(fā)電和核能發(fā)電。為了提高熱機(jī)的效率，應(yīng)該盡可能地提高熱機(jī)中的加熱溫度和降低排熱溫度。但是蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的熱力循環(huán)都不能很好滿足上述要求，則提出了燃?xì)庖徽羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)。為了進(jìn)一步提高能源的綜合利用效率，又提出多級(jí)熱電并供熱力系統(tǒng)。但該類熱力系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不宜直接應(yīng)用在運(yùn)載工具上。
[0013]轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)，不需使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就做功一次，與一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)兩圈才做功一次相比，具有升功率高的優(yōu)點(diǎn)，變工況適應(yīng)性好。在相同功率下轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，充氣效率高，高速性能好，具有較大優(yōu)勢(shì)。但其也有致命的弱點(diǎn)，端面密封面大，工作環(huán)境惡劣，密封、潤滑、冷卻困難，密封件磨損快，泄露損失大，活塞熱應(yīng)力大，可靠性差，壽命低。
[0014]現(xiàn)已公開的相關(guān)專利中，中國專利CN102032049A和歐洲專利EP2578942A2公開了一種涉及碳封存和發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)，其主要應(yīng)用于碳封存，但沒有采用多級(jí)適度等溫壓縮、穩(wěn)壓調(diào)壓和逆流換熱過程，特別是該系統(tǒng)和方法沒有采用正時(shí)定容燃燒和特定工質(zhì)閉式循環(huán)。此外，該系統(tǒng)沒應(yīng)用氧化劑供給裝置，系統(tǒng)做功需要從外界吸入新鮮空氣，而且難以改變定容燃燒室內(nèi)混合氣的氧濃度，同時(shí)做功后還要將二氧化碳之外的氮?dú)獾葰怏w排至環(huán)境中，因此該系統(tǒng)沒有充分利用排氣中的焓，也不能應(yīng)用在水中等缺氧環(huán)境當(dāng)中工作。
[0015]中國專利CN102374026A公布了一種封閉循環(huán)式布雷頓循環(huán)系統(tǒng)及方法，其包含3個(gè)子系統(tǒng)，分別是開式熱能產(chǎn)生系統(tǒng)、熱功轉(zhuǎn)換回路系統(tǒng)和冷卻回路系統(tǒng)，熱工轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過一個(gè)熱交換器將熱量傳遞給熱工轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)整個(gè)該系統(tǒng)需要較大空間，更重要的是該系統(tǒng)采用蒸汽動(dòng)力做功而非燃?xì)鈩?dòng)力做功，屬于外燃式熱機(jī)，而且熱能產(chǎn)生子系統(tǒng)未對(duì)工質(zhì)循環(huán)利用，而是直接排至大氣中。
[0016]中國專利CN102454481A公布了一種二氧化碳收集系統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力裝置，其主要包含二氧化碳收集裝置、熱回收蒸汽發(fā)生器和燃燒廢氣再循環(huán)裝置，該系統(tǒng)不適合在水下和缺氧環(huán)境中工作，更重要的是該系統(tǒng)未包含供氧、正時(shí)定容燃燒和特定工質(zhì)閉式循環(huán)。
[0017]中國專利CN1138135A公開了一種等溫壓縮、近似定容燃燒、絕熱完全膨脹和等壓放熱循環(huán)，但是該專利也沒有采用正時(shí)定容燃燒和特定工質(zhì)閉式循環(huán)。
[0018]美國專利PCT/US00/03711公布了一種渦輪動(dòng)力實(shí)現(xiàn)方法和裝置，其主要包含動(dòng)力渦輪、燃燒廢氣換熱利用和燃料與水加熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)裝置，其中部分燃燒廢氣再循環(huán)利用，但不是特定工質(zhì)始終循環(huán)，而且未進(jìn)行脫碳、等溫壓縮和供氧的過程和正時(shí)定容燃燒，還有，該系統(tǒng)也不適合在水下和缺氧環(huán)境中工作。
[0019]為了提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率，應(yīng)該盡可能提高燃料燃燒效率、熱功轉(zhuǎn)換效率，降低壓縮過程的消耗功，增大膨脹過程膨脹功，降低排氣溫度，同時(shí)減少排放污染物。盡管大部分專利都對(duì)多級(jí)壓縮中間冷卻和廢氣能量回收進(jìn)行了闡述，但其加熱或燃燒過程不能實(shí)現(xiàn)真正的定容燃燒，熱功轉(zhuǎn)換效率不高，難以做到充分膨脹做功，沒有實(shí)現(xiàn)特定工質(zhì)閉式循環(huán)，也無法實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間清潔燃燒。因此設(shè)計(jì)一種熱效率高、排放污染小、工作柔和、排氣噪音小、外界吸入和排出工質(zhì)少的熱力循環(huán)及系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排有十分重要有意義，對(duì)開發(fā)在水下作業(yè)或缺氧環(huán)境下的動(dòng)力機(jī)械來說也具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]為了解決常用內(nèi)燃機(jī)熱力循環(huán)存在的不足，使熱動(dòng)力機(jī)械實(shí)現(xiàn)清潔高效定容燃燒，提高熱效率，以及解決不便于在水下工作等問題，本發(fā)明提供了一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法及系統(tǒng)，其循環(huán)過程包括六個(gè)過程固有過程，分別是進(jìn)行多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程、逆流換熱過程、正時(shí)定容燃燒過程、絕熱膨脹過程、后冷卻過程和二氧化碳與水脫除過程，一些實(shí)施例中還包括輔助過程，如穩(wěn)壓調(diào)壓過程和氧化劑和燃料混合過程。
[0021]本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其中，熱力循環(huán)方法以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角度360°或二沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度360°或四沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度720°為一個(gè)循環(huán)周期，其采用兩類工質(zhì)，第一類工質(zhì)是參與熱力循環(huán)全部過程的工質(zhì)，在定容燃燒室內(nèi)燃燒后通過膨脹機(jī)做功，做功完成后返回到一級(jí)壓縮機(jī)入口，繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)；第二類工質(zhì)是正時(shí)定容燃燒過程前加入的氧化劑和燃料而產(chǎn)生的，并參與正時(shí)定容燃燒過程、絕熱膨脹過程、逆流換熱過程、后冷卻過程的，最后在二氧化碳與水脫除過程中脫除的工質(zhì)，該工質(zhì)不再參與下一次熱力循環(huán):
[0022]步驟1、進(jìn)行多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程:該過程中，對(duì)第一類工質(zhì)進(jìn)行多級(jí)壓縮，并通過級(jí)間冷卻以減少壓縮耗功，對(duì)第一類工質(zhì)壓縮終了壓力進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)壓；
[0023]步驟2、進(jìn)行逆流換熱過程:該過程中，穩(wěn)壓調(diào)壓后的第一類工質(zhì)在進(jìn)入定容燃燒室前回收上一次熱力循環(huán)膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的焓，直接收益熱量后參與本次熱力循環(huán)，以提高定容燃燒室中本次熱力循環(huán)的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的初始溫度；
[0024]步驟3、進(jìn)行正時(shí)定容燃燒過程:該過程中，第一類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱過程后進(jìn)入定容燃燒室，氧化劑供給裝置和燃料供給裝置將氧化劑和燃料通過混合噴射器噴入定容燃燒室并開始正時(shí)定容燃燒，定容燃燒室容積不變；
[0025]步驟4、進(jìn)行絕熱膨脹過程:該過程獨(dú)立于多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程和正時(shí)定容燃燒過程，定容燃燒室排出的工質(zhì)經(jīng)充分膨脹對(duì)外輸出功，絕熱膨脹過程的膨脹比大于壓縮過程的增壓比；
[0026]步驟5、進(jìn)行后冷卻過程:該過程中，膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱裝置后進(jìn)入后冷卻器，進(jìn)一步冷卻至環(huán)境溫度；
[0027]步驟6、進(jìn)行二氧化碳和水脫除過程:該過程中，將正時(shí)定容燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳和水脫除，余下的工質(zhì)繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)。
[0028]此外，本發(fā)明還提供了一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:
[0029]包括多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置、穩(wěn)壓調(diào)壓裝置、逆流換熱裝置、氧化劑供給裝置、燃料供給裝置、混合噴射器，正時(shí)定容燃燒器、膨脹機(jī)、后冷卻器、二氧化碳與水脫除裝置，其中，多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置對(duì)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)壓縮及中冷，穩(wěn)壓調(diào)壓裝置經(jīng)連接管路Pltl與多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置的末級(jí)壓縮機(jī)相連，逆流換熱裝置經(jīng)連接管路P11與穩(wěn)壓調(diào)壓裝置相連，正時(shí)定容燃燒器經(jīng)連接管路P12與逆流換熱裝置相連；
[0030]其中，氧化劑供給裝置和燃料供給裝置將氧化劑和燃料通過混合噴射器噴入正時(shí)定容燃燒器混合并燃燒，生成第二類工質(zhì)中的二氧化碳和水；正時(shí)定容燃燒器經(jīng)連接管路P1與膨脹機(jī)相連；在膨脹機(jī)中做功后經(jīng)連接管路P2與逆流換熱裝置相連。
[0031]其中，第一類工質(zhì)經(jīng)多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置后進(jìn)入穩(wěn)壓調(diào)壓裝置，從穩(wěn)壓調(diào)壓裝置流出的第一類工質(zhì)進(jìn)入逆流換熱裝置吸熱后進(jìn)入正時(shí)定容燃燒器，氧化劑供給裝置和燃料供給裝置提供的氧化劑和燃料經(jīng)混合噴射器噴入正時(shí)定容燃燒器邊混合邊燃燒產(chǎn)生第二類工質(zhì)，與第一類工質(zhì)一并進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，并通過傳動(dòng)軸對(duì)外輸出功，做功后經(jīng)連接管路P2進(jìn)入逆流換熱裝置中放熱，之后從逆流換熱裝置流出的工質(zhì)進(jìn)入后冷卻器得到冷卻，之后經(jīng)過二氧化碳與水脫除裝置，第二類工質(zhì)被脫除，第一類工質(zhì)開始下一次熱力循環(huán)。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]I)由熱力循環(huán)效率表達(dá)式，可得到:本發(fā)明循環(huán)熱效率主要取決于最高燃燒溫度和外部環(huán)境溫度。在其它條件不變的情況下，最高燃燒溫度越高，即熱源溫度越高，循環(huán)熱效率越高；在其它條件不變的情況下，外部環(huán)境溫度越低，即冷源溫度越低，循環(huán)熱效率越高，此規(guī)律與卡諾定律類似，比較接近卡諾循環(huán)熱效率(熱機(jī)極限熱效率)。
[0034]2)多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程每一級(jí)增壓比在2.0?3.0之間，可以使壓縮裝置在高效率區(qū)運(yùn)行，級(jí)間冷卻過程降低進(jìn)入壓縮過程的新鮮工質(zhì)溫度，使壓縮過程接近等溫壓縮，減少壓縮裝置的壓縮耗功。
[0035]3)逆流換熱過程是回收了膨脹做功后的工質(zhì)焓，直接收益熱量后參與熱力循環(huán)做功，提高定容燃燒室中工質(zhì)的初始溫度，增大了循環(huán)的熱功轉(zhuǎn)化率。
[0036]4)采用獨(dú)立供氧，壓縮裝置只需壓縮第一類工質(zhì)，減少了壓縮機(jī)的工質(zhì)流量，而不需壓縮定壓燃燒過程中的氧化劑，燃燒過程的氧化劑是由一套獨(dú)立氧化劑供給裝置提供，因此減小了整個(gè)循環(huán)的壓縮功，增大系統(tǒng)輸出功，不需要從外部環(huán)境中吸入新鮮空氣。
[0037]5)本發(fā)明熱力循環(huán)中第一類工質(zhì)中不參與燃燒的工質(zhì)可應(yīng)用惰性氣體，可控制工質(zhì)中不含氮?dú)?，燃燒溫度較常規(guī)熱力系統(tǒng)燃燒溫度高，只要控制不超出定容燃燒室所能承受的極限溫度，可將碳煙和HC燒盡，而又不會(huì)產(chǎn)生NOx，是一種清潔高效率的燃燒方式，而且該類工質(zhì)比熱比聞，可提聞?wù)麄€(gè)系統(tǒng)的熱效率。
[0038]6)本發(fā)明熱力循環(huán)中采用后冷卻過程，將從逆流換熱過程流出的熱源工質(zhì)(來自膨脹做功后的工質(zhì))進(jìn)一步冷卻，有助于脫除燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳和水、降低排氣背壓和增大膨脹比，以及減少壓縮過程消耗功。
[0039]7)該熱力系統(tǒng)是半閉式的，不需要向環(huán)境直接排出燃燒廢氣，與其他開式循環(huán)系統(tǒng)相比本發(fā)明減少了燃燒廢氣中所帶走的熱量，回收了燃燒廢氣中所擁有的推動(dòng)功，以及回收了在壓縮過程和燃燒過程中的漏氣量，避免了泄露損失，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的熱效率高。
[0040]8)本發(fā)明熱力系統(tǒng)燃燒過程壓力波動(dòng)小，工作柔和；做功后第一類工質(zhì)占比大，能循環(huán)利用，第二類工質(zhì)被脫除，不直接排氣，無排氣噪音。
[0041 ] 9 )初級(jí)壓縮機(jī)入口壓力提高，升功率同比例提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是奧托循環(huán)P-V圖；
[0043]圖2是狄塞爾循環(huán)P-V圖；
[0044]圖3是布雷頓循環(huán)P-V圖；
[0045]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的熱力循環(huán)示意圖；
[0046]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)主要部件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)主要管路部件示意圖；
[0048]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)氧化劑供給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖8為本發(fā)明轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)示意圖；
[0050]圖9為本發(fā)明正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)示意圖；
[0051]圖10為本發(fā)明正時(shí)定容燃燒器示意圖；
[0052]圖中，1-正時(shí)定容燃燒器、111-燃燒室格柵、112-進(jìn)氣道、113-排氣道、114-燃燒室瓦塊式絕熱內(nèi)壁、14-燃料噴射器、141-噴射器噴孔、2-膨脹機(jī)、3-逆流換熱裝置、4-后冷卻器、5- 二氧化碳和水脫除裝置、6- —級(jí)壓縮機(jī)、61- —級(jí)壓縮進(jìn)氣口、62_ —級(jí)壓縮排氣口、63- 二級(jí)壓縮進(jìn)氣口、64_ 二級(jí)壓縮排氣口、65_三級(jí)壓縮進(jìn)氣口、66_三級(jí)壓縮排氣口、67-壓縮機(jī)內(nèi)腔轉(zhuǎn)子、68-壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、69-壓縮機(jī)聯(lián)動(dòng)裝置、7-—級(jí)中冷器、8- 二級(jí)壓縮機(jī)、9- 二級(jí)中冷器、10-三級(jí)壓縮機(jī)、11-穩(wěn)壓調(diào)壓裝置、12-氧化劑供給裝置、1201-儲(chǔ)氧罐、1202-減壓閥、1203-流量控制閥、1204-單向閥、1205-壓力表、1206-連接管、1207-管路、13-燃料供給裝置、14-混合噴射器、15-正時(shí)裝置、151-燃燒室控制閥門
1、152-燃燒室控制閥門I1、153-控制閥門II1、154-正時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置、16-傳動(dòng)軸、17-連接管路P1US-連接管路P2、19-連接管路P3、20-連接管路P4、21-連接管路P5、22_連接管路P6、23-連接管路P7、24-連接管路P8、25-連接管路P9、26-連接管路Ρ1(ι、27-連接管路P11、28-連接管路Ρ12、29-火花塞、30-等溫壓縮過程裝置、31-充分膨脹過程裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0053]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一部詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要的混淆本發(fā)明的概念。
[0054]本發(fā)明提供了一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其中，熱力循環(huán)方法以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角度360°或二沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度360°或四沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度720°為一個(gè)循環(huán)周期，其采用兩類工質(zhì)，第一類工質(zhì)是參與熱力循環(huán)全部過程的工質(zhì)，在定容燃燒室內(nèi)燃燒后通過膨脹機(jī)做功，做功完成后返回到一級(jí)壓縮機(jī)入口，繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)；第二類工質(zhì)是正時(shí)定容燃燒過程前加入的氧化劑和燃料而產(chǎn)生的，并參與正時(shí)定容燃燒過程、絕熱膨脹過程、逆流換熱過程、后冷卻過程的，最后在二氧化碳與水脫除過程中脫除的工質(zhì)，該工質(zhì)不再參與下一次熱力循環(huán):
[0055]步驟1、進(jìn)行多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程:該過程中，對(duì)第一類工質(zhì)進(jìn)行多級(jí)壓縮，并通過級(jí)間冷卻以減少壓縮耗功，對(duì)第一類工質(zhì)壓縮終了壓力進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)壓；
[0056]該步驟中，多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程是為了實(shí)現(xiàn)接近等溫壓縮，通過級(jí)間冷卻以減少下一次壓縮耗功，還有，流經(jīng)壓縮機(jī)的工質(zhì)不含氧化劑，進(jìn)一步降低壓縮耗功；壓縮最終壓力影響定容燃燒室內(nèi)燃燒初始狀態(tài)壓力，負(fù)責(zé)壓縮的裝置與定容燃燒器獨(dú)立開來，不是同一套裝置。
[0057]完成多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程之后進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)壓過程，將壓縮過程產(chǎn)生的壓力波消除，維持穩(wěn)定的壓力，保證進(jìn)入定容燃燒室的進(jìn)氣量可按照工況的變化進(jìn)行調(diào)整。
[0058]步驟2、進(jìn)行逆流換熱過程:該過程中，穩(wěn)壓調(diào)壓后的第一類工質(zhì)在進(jìn)入定容燃燒室前回收上一次熱力循環(huán)膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的焓，直接收益熱量后參與本次熱力循環(huán)，以提高定容燃燒室中本次熱力循環(huán)的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的初始溫度；
[0059]該步驟中，溫度較低的完成多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程和穩(wěn)壓調(diào)壓過程后的第一類工質(zhì)吸熱焓增，溫度較高的完成絕熱膨脹過程后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)放熱焓降，余熱回收利用，提高熱能利用率。
[0060]步驟3、進(jìn)行正時(shí)定容燃燒過程:該過程中，第一類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱過程后進(jìn)入定容燃燒室，氧化劑供給裝置和燃料供給裝置將氧化劑和燃料通過混合噴射器噴入定容燃燒室并開始正時(shí)定容燃燒，定容燃燒室容積不變；
[0061]該步驟中，本發(fā)明所述熱力系統(tǒng)在正時(shí)定容燃燒過程實(shí)行正時(shí)定容燃燒，正時(shí)定容燃燒器是基于正時(shí)定容的特殊形式燃燒發(fā)生裝置。熱力循環(huán)中壓縮過程、膨脹過程與燃燒過程分別在獨(dú)立的裝置內(nèi)完成，并通過正時(shí)裝置15相互關(guān)聯(lián)，工質(zhì)在定容燃燒室中可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間定容燃燒，等到燃料充分燃盡，再將高溫高壓工質(zhì)排出定容燃燒室進(jìn)入膨脹機(jī)2。由于氧化劑和燃料都是獨(dú)立供應(yīng)，同時(shí)定容燃燒室內(nèi)加格柵進(jìn)行多點(diǎn)著火。當(dāng)采用氮?dú)庾鳛榈谝活惞べ|(zhì)的主要成分時(shí)，氧化劑與第一類循環(huán)工質(zhì)先混合均勻，成為均質(zhì)混合氣，在燃燒過程中實(shí)現(xiàn)均質(zhì)低溫稀薄燃燒，燃燒溫度控制在1900-2100K之間，有效抑制HC、C0、PM和NOx等有害污染物的生成。當(dāng)采用氬等惰性氣體作為第一類工質(zhì)的主要成分時(shí),氧化劑與第一類循環(huán)工質(zhì)先不混合，而是與燃料在燃燒室內(nèi)直接混合，進(jìn)行邊混合邊燃燒，在燃燒過程中實(shí)現(xiàn)高溫燃燒，控制燃燒溫度不超過定容燃燒室所能承受的極限溫度，有效抑制PM、HC和CO的生成，無NOx生成。因此該系統(tǒng)可達(dá)到清潔高效燃燒的目的。
[0062]步驟4、進(jìn)行絕熱膨脹過程:該過程不僅獨(dú)立于多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程和正時(shí)定容燃燒過程，而且絕熱膨脹過程的膨脹比大于壓縮過程的增壓比，可以達(dá)到充分膨脹做功的目的；
[0063]步驟5、進(jìn)行后冷卻過程:該過程中，膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱裝置后進(jìn)入后冷卻器，進(jìn)一步冷卻至環(huán)境溫度；
[0064]步驟6、進(jìn)行二氧化碳和水脫除過程:該過程中，將正時(shí)定容燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳和水脫除即第二類工質(zhì)脫除，余下的第一類工質(zhì)繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)，對(duì)新鮮工質(zhì)需求量少，有利于封閉和水下環(huán)境運(yùn)行。
[0065]由此可見，本發(fā)明提供了一種由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(功)的半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)方法。在本發(fā)明的循環(huán)中，主要特點(diǎn)體現(xiàn)在加熱方式是做功工質(zhì)先經(jīng)逆流換熱定壓加熱，再進(jìn)入定容燃燒室內(nèi)的定容燃燒，是將膨脹做功后的余熱直接應(yīng)用到熱功轉(zhuǎn)化當(dāng)中，綜合起來整個(gè)循環(huán)是一個(gè)有別于奧托循環(huán)、狄賽爾循環(huán)、混合循環(huán)和斯特林循環(huán)等現(xiàn)有循環(huán)形式的循環(huán)。
[0066]本發(fā)明所述半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)實(shí)現(xiàn)閉式工質(zhì)再循環(huán)，是將二氧化碳與水脫除過程保留下來的第一類工質(zhì)通過熱力系統(tǒng)中回路返回到多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程，完成一次半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)，之后繼續(xù)重復(fù)上述過程。
[0067]所述半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)是該熱力循環(huán)包含兩類工質(zhì)參與做功，由于整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有回路，特別適用比熱比較高的單原子氣體做工質(zhì)，如惰性氣體中的氦等，而且在壓縮和膨脹過程中產(chǎn)生的泄露，能量可以得到回收，從而提高了整個(gè)熱力循環(huán)的熱效率。
[0068]所述半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)中的多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程，壓縮裝置不需壓縮定壓燃燒過程中的氧化劑，氧化劑是由一套獨(dú)立氧化劑供給裝置提供，因此減小了整個(gè)循環(huán)的壓縮功。
[0069]以下將以三級(jí)壓縮兩級(jí)中冷熱力循環(huán)系統(tǒng)為例詳細(xì)說明本發(fā)明的半閉式正時(shí)定容內(nèi)燃熱力循環(huán)方法。
[0070]該熱力循環(huán) 的P-V圖如圖4所示。圖中a-b-c-d-e-f為多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程，即準(zhǔn)等溫壓縮過程；f_g為穩(wěn)壓調(diào)壓過程；g_h為逆流換熱過程I (逆流吸熱過程);h-1為正時(shí)定容燃燒過程為絕熱膨脹過程；j_k為逆流換熱過程II (逆流放熱過程)；k-l為后冷卻過程；l_a為二氧化碳與水脫除過程。
[0071]以圖4和圖5為例來描述采用所述熱力循環(huán)的熱力系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)步驟，該實(shí)施例中，第一類工質(zhì)不含氮?dú)?，并以惰性氣體作為其主要成分，下面以工質(zhì)流向順序來敘述具體步驟。
[0072]步驟1、對(duì)三級(jí)壓縮級(jí)間進(jìn)行冷卻
[0073](I)以一級(jí)壓縮6機(jī)入口端a為始點(diǎn)，第一類工質(zhì)經(jīng)一級(jí)壓縮機(jī)6增壓后處于b點(diǎn)狀態(tài)，第一類工質(zhì)壓力提高到2.0~3.0倍；之后經(jīng)連接管路匕22進(jìn)入一級(jí)中冷器7得到冷卻，工質(zhì)處于點(diǎn)c狀態(tài)，到此完成第一次等溫壓縮，如圖4中的a-b-c過程。
[0074]狀態(tài)點(diǎn)a熱力參數(shù):
[0075]pa
[0076]Ta
[0077]式中，paS工質(zhì)在狀態(tài)點(diǎn)a的壓力，單位為MPa ;Ta為工質(zhì)在狀態(tài)點(diǎn)a時(shí)的溫度，單位為K。
[0078]狀態(tài)點(diǎn)b熱力參數(shù):
[0079]Pb=PaXcrl
【權(quán)利要求】
1.一種原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其特征在于:該熱力循環(huán)方法以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角度360°或二沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度360°或四沖程往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度720°為一個(gè)循環(huán)周期，其采用兩類工質(zhì)，第一類工質(zhì)是參與熱力循環(huán)全部過程的工質(zhì)，在定容燃燒室內(nèi)燃燒后通過膨脹機(jī)做功，做功完成后返回到一級(jí)壓縮機(jī)入口，繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)；第二類工質(zhì)是正時(shí)定容燃燒過程前加入的氧化劑和燃料而產(chǎn)生的，并參與正時(shí)定容燃燒過程、絕熱膨脹過程、逆流換熱過程、后冷卻過程的，最后在二氧化碳與水脫除過程中脫除的工質(zhì)，該工質(zhì)不再參與下一次熱力循環(huán): 步驟1、進(jìn)行多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程:該過程中，對(duì)第一類工質(zhì)進(jìn)行多級(jí)壓縮，并通過級(jí)間冷卻以減少壓縮耗功，對(duì)第一類工質(zhì)壓縮終了壓力進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)壓； 步驟2、進(jìn)行逆流換熱過程:該過程中，穩(wěn)壓調(diào)壓后的第一類工質(zhì)在進(jìn)入定容燃燒室前回收上一次熱力循環(huán)膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的焓，直接收益熱量后參與本次熱力循環(huán)，以提高定容燃燒室中本次熱力循環(huán)的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)的初始溫度； 步驟3、進(jìn)行正時(shí)定容燃燒過程:該過程中，第一類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱過程后進(jìn)入定容燃燒室，氧化劑供給裝置和燃料供給裝置將氧化劑和燃料通過混合噴射器噴入定容燃燒室并開始正時(shí)定容燃燒，定容燃燒室容積不變； 步驟4、進(jìn)行絕熱膨脹過程:該過程獨(dú)立于多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程和正時(shí)定容燃燒過程，定容燃燒室排出的工質(zhì)經(jīng)膨脹對(duì)外輸出功，絕熱膨脹過程的膨脹比大于壓縮過程的增壓比； 步驟5、進(jìn)行后冷卻過程:該過程中，膨脹做功后的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)經(jīng)過逆流換熱裝置后進(jìn)入后冷卻器，進(jìn)一步冷卻至環(huán)境溫度； 步驟6、進(jìn)行二氧化碳和水脫除過程:該過程中，將正時(shí)定容燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳和水脫除，余下的工質(zhì)繼續(xù)參與下一次熱力循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其特征在于:第一類工質(zhì)包括惰性氣體、二氧化碳或氮?dú)饧凹敖?jīng)二氧化碳與水脫除過程后殘存的部分工質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其特征在于:多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程中，只需壓縮第一類工質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其特征在于:多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻過程和絕熱膨脹過程分別在獨(dú)立裝置中完成，通過正時(shí)裝置相互關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法，其特征在于:所述熱力循環(huán)的熱效率為:

6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法的三級(jí)壓縮兩級(jí)中冷熱力循環(huán)方法，其特征在于: 步驟1、進(jìn)行三級(jí)壓縮級(jí)間冷卻 (1)以一級(jí)壓縮機(jī)(6)入口端a為始點(diǎn)，第一類工質(zhì)經(jīng)一級(jí)壓縮機(jī)(6)增壓后，第一類工質(zhì)壓力提高到2.0~3.0倍；之后經(jīng)連接管路P6 (22)進(jìn)入一級(jí)中冷器(7)得到冷卻，完成第一次壓縮及冷卻過程； (2)第一類工質(zhì)經(jīng)連接管路匕(23)進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)(8)進(jìn)行第二次增壓，第一類工質(zhì)壓力提高到一級(jí)中冷器(7)出口壓力的2.0~3.0倍，之后經(jīng)連接管路P8 (24)進(jìn)入二級(jí)中冷器(9)得到冷卻，完成第二次壓縮及冷卻過程； (3)第一類工質(zhì)經(jīng)連接管路匕(25)進(jìn)入第三級(jí)壓縮機(jī)(10)進(jìn)行第三次增壓，第一類工質(zhì)壓力提高到二級(jí)中冷器(9)出口壓力的2.0~3.0倍，完成第三次壓縮過程；之后直接進(jìn)入穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)維持穩(wěn)定的壓力； 步驟2、進(jìn)行逆流換熱過程:該過程中，從穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)流出的第一類工質(zhì)經(jīng)連接管路P11 (27)進(jìn)入逆流換熱裝置(3)中進(jìn)行逆流換熱，熱量來自于從膨脹機(jī)(2)中排出的工質(zhì)余熱，排出的工質(zhì)在逆流換熱裝置(3)中放熱得到冷卻；從膨脹機(jī)(2)流出的燃燒廢氣經(jīng)連接管路P2 (18)進(jìn)入逆流換熱裝置(3)中進(jìn)一步釋放熱量，并將熱量傳遞給從穩(wěn)壓調(diào)壓裝置流向正時(shí)定容燃燒器(I)的第一類工質(zhì)，使余熱直接被利用到熱力循環(huán)中； 步驟3、進(jìn)行正時(shí)定容燃燒過程:該過程中，從逆流換熱裝置(3)流出的第一類工質(zhì)經(jīng)連接管路P12 (28)進(jìn)入正時(shí)定容燃燒器(I )，氧化劑供給裝置(12)和燃料供給裝置(13)，將氧化劑和燃料通過混合噴射器(14)噴入正時(shí)定容燃燒器(I)并燃燒，生成第二類工質(zhì)中的二氧化碳和水； 步驟4、進(jìn)行絕熱膨脹過程:該過程中，從正時(shí)定容燃燒器(I)中排出的高溫高壓工質(zhì)經(jīng)連接管路P1 (17)進(jìn)入膨脹機(jī)(2)進(jìn)行充分膨脹做功； 步驟5、進(jìn)行后冷卻過程:該過程中，從逆流換熱裝置(3)流出的第一類工質(zhì)和第二類工質(zhì)經(jīng)連接管路匕(19)進(jìn)入后冷卻器(4)進(jìn)行冷卻后，溫度降低至環(huán)境溫度； 步驟6、進(jìn)行二氧化碳和水脫除過程:該過程中，從后冷卻器(4)流出的工質(zhì)經(jīng)連接管路匕(20)進(jìn)入二氧化碳和水脫除裝置(5)中脫除第二類工質(zhì)，余下的第一類工質(zhì)經(jīng)連接管路匕(21)參與下一次熱力循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三級(jí)壓縮兩級(jí)中冷熱力循環(huán)方法，其特征在于:第一類工質(zhì)與通過混合噴射器(14)噴入的氧化劑和燃料進(jìn)入正時(shí)定容燃燒器(I)時(shí)，不會(huì)進(jìn)入膨脹機(jī)(2)，通過正時(shí)裝置(15)控制進(jìn)排氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)時(shí)間燃燒，以360°為一個(gè)循環(huán)周期計(jì)，燃燒時(shí)間最高至210°，壓縮過程、膨脹過程與燃燒過程分別在獨(dú)立的裝置內(nèi)完成，并通過正時(shí)裝置(15)相互關(guān)聯(lián)。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的原動(dòng)機(jī)的半閉式正時(shí)定容熱力循環(huán)方法的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:包括多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置、穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)、逆流換熱裝置(3)、氧化劑供給裝置(12)、燃料供給裝置(13)、混合噴射器(14)，正時(shí)定容燃燒器(I)、膨脹機(jī)(2)、后冷卻器(4)、二氧化碳與水脫除裝置(5)，其中，多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置對(duì)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)壓縮及中冷，穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)經(jīng)連接管路P10 (26)與多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置的末級(jí)壓縮機(jī)相連，逆流換熱裝置(3)經(jīng)連接管路P11 (27)與穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)相連，正時(shí)定容燃燒器(1)經(jīng)連接管路P12 (28)與逆流換熱裝置(3)相連； 其中，氧化劑供給裝置(12)和燃料供給裝置(13)將氧化劑和燃料通過混合噴射器(14)噴入正時(shí)定容燃燒器(I)混合并燃燒，生成第二類工質(zhì)中的二氧化碳和水；正時(shí)定容燃燒器(I)經(jīng)連接管路P1 (17)與膨脹機(jī)(2)相連；在膨脹機(jī)(2)中做功后經(jīng)連接管路P2(18)與逆流換熱裝置(3)相連。 其中，第一類工質(zhì)經(jīng)多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置后進(jìn)入穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11 )，從穩(wěn)壓調(diào)壓裝置(11)流出的第一類工質(zhì)進(jìn)入逆流換熱裝置(3 )吸熱后進(jìn)入正時(shí)定容燃燒器(I )，氧化劑供給裝置(12)和燃料供給裝置(13)提供的氧化劑和燃料經(jīng)混合噴射器(14)噴入正時(shí)定容燃燒器(I)邊混合邊燃燒產(chǎn)生第二類工質(zhì)，與第一類工質(zhì)一并進(jìn)入膨脹機(jī)(2 )膨脹做功，并通過傳動(dòng)軸(16)對(duì)外輸出功，做功后經(jīng)連接管路P2 (18)進(jìn)入逆流換熱裝置(3)中放熱，之后從逆流換熱裝置(3)流出的工質(zhì)進(jìn)入后冷卻器(4)得到冷卻，之后經(jīng)過二氧化碳與水脫除裝置(5)，第二類工質(zhì)被脫除，第一類工質(zhì)開始下一次熱力循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)，包括正時(shí)裝置(15)、正時(shí)定容燃燒器(I);所述正時(shí)裝置(15)包括正時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置(154)、燃燒室控制閥門I (151)、燃燒室控制閥門II (152)、控制閥門III (153);所述正時(shí)定容燃燒器(I)包括混合噴射器(14)、進(jìn)氣道(112)、定容燃燒室、排氣道(113);所述正時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置(154)通過傳動(dòng)裝置直接控制所述燃燒室控制閥門I (151)、燃燒室控制閥門II (152)和控制閥門III(153)的開啟和關(guān)閉的時(shí)間；當(dāng)正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)燃燒過程結(jié)束時(shí)，所述燃燒室控制閥門II(152)開啟，正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)排氣過程開始，高溫高壓工質(zhì)推動(dòng)膨脹機(jī)(2)做功，當(dāng)膨脹后工質(zhì)壓力低于穩(wěn)壓調(diào)壓裝置內(nèi)工質(zhì)壓力時(shí)，所述燃燒室控制閥門I (151)開啟，正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)氣過程、掃氣過程開始，當(dāng)膨脹機(jī)(2)內(nèi)進(jìn)入的工質(zhì)與穩(wěn)壓調(diào)壓裝置的工質(zhì)相同時(shí)，正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)掃氣過程結(jié)束，所述燃燒室控制閥門II (152)關(guān)閉，正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)定容燃燒室內(nèi)的工質(zhì)壓力和穩(wěn)壓調(diào)壓裝置內(nèi)的工質(zhì)壓力相同時(shí)，所述燃燒室控制閥門I (151)關(guān)閉，完成正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)氣過程，此時(shí)所述燃燒室控制閥門I(151)和燃燒室控制閥門II (152)都是關(guān)閉狀態(tài)，所述混合噴射器(14)噴射燃料混合物后，開始正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)定容燃燒過程；當(dāng)正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)掃氣完成時(shí)，所述控制閥門111(153)開啟，當(dāng)正時(shí)定容燃燒系統(tǒng)內(nèi)排氣過程開始前，所述控制閥門111(153)關(guān)閉； 所述定容燃燒室包括燃燒室格柵(111 )、燃燒室瓦塊式絕熱內(nèi)壁(114)，通過所述燃燒室格柵(111)實(shí)現(xiàn)均勻燃燒，所述燃燒室瓦塊式絕熱內(nèi)壁(114)是由具有絕熱涂層材料的瓦塊式結(jié)構(gòu)搭接而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱力循環(huán)系統(tǒng)，其中:多級(jí)壓縮級(jí)間冷卻裝置設(shè)置為三級(jí)壓縮和二級(jí)中冷，工質(zhì)首先經(jīng)過一級(jí)壓縮進(jìn)氣口(61 )，經(jīng)過一次壓縮后，從一級(jí)壓縮排氣口(62)排出，經(jīng)過中間冷卻過程后，再次進(jìn)入二級(jí)壓縮進(jìn)氣口(63)，經(jīng)過二次壓縮后，從二級(jí)壓縮排氣口(64)排出，經(jīng)過二級(jí)中間冷卻后，然后進(jìn)入三級(jí)壓縮進(jìn)氣口(65)，最后從三級(jí)壓縮排氣口(65)排出。
【文檔編號(hào)】F02C7/08GK103883399SQ201410130949
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】張孔明, 梁世希, 金則兵, 王科, 張帆, 朱建明, 謝昕, 周松景, 周群, 王彥超, 姜進(jìn), 劉敬平, 廖誠, 楊漢乾 申請(qǐng)人:綠能高科集團(tuán)有限公司, 北京綠能高科天然氣應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司, 河南中原綠能高科有限責(zé)任公司, 山東綠能燃?xì)鈱?shí)業(yè)有限責(zé)任公司, 包頭中援綠能天然氣有限公司, 河南綠能融創(chuàng)燃?xì)庥邢薰?br>