专利名称：低熵双工质热动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种热动力系统。
背景技术：
传统热动力系统的效率和环保性一直没有得到很好的解决，因此，应当发明一种新型热动力系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下
一种低熵双工质热动力系统，包括连续燃烧室、外燃工质发生器、燃气做功机构和蒸汽 做功机构，所述连续燃烧室的燃烧室壁的部分构成所述外燃工质发生器的外燃工质发生器壁的部分或全部；或所述外燃工质发生器的外燃工质发生器壁的部分构成所述连续燃烧室的燃烧室壁的部分或全部；所述连续燃烧室与所述燃气做功机构连通，所述外燃工质发生器与所述蒸汽做功机构连通。所述连续燃烧室的承压能力和所述外燃工质发生器承压能力中的最小承压能力大于lOMPa。所述连续燃烧室部分或全部设置在所述外燃工质发生器的内部。所述外燃工质发生器部分或全部设置在所述连续燃烧室的内部。所述连续燃烧室和所述外燃工质发生器并列设置。所述蒸汽做功机构与冷凝冷却器连通，所述冷凝冷却器与高压液体泵连通，所述高压液体泵与所述外燃工质发生器连通。所述低熵双工质热动力系统还包括内外连通通道，所述内外连通通道连通所述连续燃烧室和所述外燃工质发生器。所述低熵双工质热动力系统还包括压气机，所述压气机的压缩气体出口与所述连续燃烧室连通。 所述蒸汽做功机构和所述燃气做功机构单独或同时设为活塞式做功机构。所述连续燃烧室和/或所述外燃工质发生器设置在壳体内，所述壳体内设有低沸点工质。在所述内外连通通道上设逆止阀。所述逆止阀设为小压差逆止阀或大压差逆止阀。在所述压气机和所述连续燃烧室之间设热交换器。所述热交换器的被加热流体出口与所述外燃工质发生器连通。一种提高所述低熵双工质热动力系统的效率的方法，使所述连续燃烧室产生的燃气工质和所述外燃工质发生器产生的蒸汽工质中的至少一种工质的温度和压力符合类绝热关系。一种提高所述低熵双工质热动力系统的效率的方法，使所述连续燃烧室内的空气过量系数小于I. 95。本发明的原理是利用所述连续燃烧室内燃烧反应所放出的热量对所述外燃工质发生器加热，使得所述外燃工质发生器内产生蒸汽工质进入所述蒸汽做功机构做功，而所述连续燃烧室内的燃气进入燃气做功机构进行做功，从而实现了燃气和蒸汽双工质做功的热动力系统，可有效降低做功前的燃气温度并充分利用燃气中的热量，具有效率高、环保性好的特点。本发明中，可使所述连续燃烧室内的空气过量系数小于I. 90、I. 85、I. 80、I. 75、I. 70,1. 65,1. 60,1. 55,1. 50,1. 45,1. 40,1. 35,1. 30,1. 25,1. 20,1. 15,1. 10 或小于 I. 05，
或等于I。本发明中，所述连续燃烧室的承压能力和所述外燃工质发生器承压能力中的最小承压能力大于 IOMPaUO. 5MPa、llMPa、ll. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、 20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、
25.5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa 或大于 30MPa。本发明中，所谓的连续燃烧室是指其内能连续发生燃烧放热化学反应的燃烧室。本发明中，所谓的外燃工质发生器是指利用外燃方式加热以产生工质的装置。本发明中，所谓的燃气做功机构是指利用在所述连续燃烧室内产生的燃气工质做功的机构；所谓的燃气是指与燃烧化学反应处于同一相内、同一空间内的气体。本发明中，所谓的蒸汽做功机构是指利用在所述外燃工质发生器内产生的蒸汽工质做功的机构。本发明中，所谓的小压差逆止阀是指小于一个大气压的压差即可使阀体开启的逆止阀；所谓的大压差逆止阀是指大于等于一个大气压的压差即可使阀体开启的逆止阀。本发明中，所谓的低沸点工质是指沸点低于水的沸点的工质。本发明中，在设有所述壳体的结构中，可以利用壳体内的低沸点工质构成另一个热动力循环系统，从而进一步提闻系统的效率。本发明中，所谓的高压液体泵是指能够产生高于所述外燃工质发生器内部压力的液体泵。本发明中，应根据公知技术在必要的地方设部件、单元和系统，例如在所述连续燃烧室上应设置燃料入口(或燃料喷射器)、氧化剂入口(或含氧气体)、在必要时应设火花塞
坐寸o本发明的有益效果如下
本发明所公开的低熵双工质热动力系统结构简单，大大提高了热动力系统的效率并具有良好的环保性能。
图I所示的是本发明实施例I的结构示意 图2所示的是本发明实施例2的结构示意 图3所示的是本发明实施例3的结构示意 图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；图5所示的是本发明实施例5的结构示意 图6所示的是本发明实施例6的结构示意图，
图中
I连续燃烧室、2外燃工质发生器、3蒸汽做功机构、4冷凝冷却器、5高压液体泵、6壳体、7内外连通通道、8逆止阀、9燃气做功机构、10压气机、11热交换器、12氧化剂入口、13燃料入口、31附属蒸气做功机构。
具体实施例方式实施例I
如图I所示的低熵双工质热动力系统，包括连续燃烧室I、外燃工质发生器2、燃气做功机构9和蒸汽做功机构3，所述连续燃烧室I全部设置在所述外燃工质发生器2内；所述连 续燃烧室I与所述燃气做功机构9连通，所述外燃工质发生器2与所述蒸汽做功机构3连通，所述蒸汽做功机构3的工质出口依次经冷凝冷却器4和高压液体泵5与所述外燃工质发生器2连通，其中，所述连续燃烧室I和所述外燃工质发生器的承压能力为20MPa，所述连续燃烧室I内的空气过量系数小于I. 95。为了使上述低熵双工质热动力系统更高效地工作，通过调整所述外燃工质发生器2对所述连续燃烧室I的冷却强度以降低所述连续燃烧室I内的工质温度和\或调整所述连续燃烧室I的氧化剂入口 12处的压力和流量以及所述连续燃烧室I的燃料入口 13处的流量、所述连续燃烧室I的工质出口处的燃气体积流量，使所述连续燃烧室I产生的燃气工质的温度和压力符合类绝热关系；和\或通过调整所述外燃工质发生器2的工质出口处的蒸汽体积流量以及所述连续燃烧室I对所述外燃工质发生器2的加热强度，使所述外燃工质发生器2产生的蒸汽工质的温度和压力符合类绝热关系；另外，还可通过使所述连续燃烧室I内的空气过量系数小于I. 95来提高上述低熵双工质热动力系统的效率。具体实施时，所述连续燃烧室I与所述外燃工质发生器2还可以采用以下几种位置关系
所述连续燃烧室I部分设置在所述外燃工质发生器2的内部。所述外燃工质发生器2部分或全部设置在所述连续燃烧室I的内部。所述连续燃烧室I和所述外燃工质发生器2并列设置。实施例2
如图2所示的低熵双工质热动力系统，其与实施例I的区别在于所述连续燃烧室I和所述外燃工质发生器2之间设有内外连通通道7，所述内外连通通道7可有效调节所述连续燃烧室I和所述外燃工质发生器2内的压力差。实施例3
如图3所示的低熵双工质热动力系统，其与实施例2的区别在于所述内外连通通道7上设有逆止阀8。具体实施时，根据不同的需要，所述逆止阀8可设为大压差逆止阀或小压差逆止阀。实施例4
如图4所示的低熵双工质热动力系统，其与实施例3的区别在于所述外燃工质发生器2设置在壳体6内，所述壳体6内设有低沸点工质，所述壳体6与附属蒸汽做功机构31连通。具体实施时，也可将所述连续燃烧室I设置在壳体6内，所述壳体6内设有低沸点工质，或所述连续燃烧室I和所述外燃工质发生器2同时设置在壳体6内，所述壳体6内设有低沸点工质。实施例5
如图5所示的低熵双工质热动力系统，其与实施例I的区别在于所述低熵双工质热动力系统还包括压气机10，所述压气机10的压缩气体出口与所述连续燃烧室I的所述氧化剂入口 12连通；所述蒸汽做功机构3和所述燃气做功机构9同时设为活塞式做功机构。具体实施时，所述蒸汽做功机构3和所述燃气做功机构9其中一个设为活塞式做 功机构。实施例6
如图6所不的低熵双工质热动力系统,其与实施例5的区别在于在所述压气机10和所述连续燃烧室I之间设热交换器11，所述热交换器11的被加热流体出口与所述外燃工质发生器2连通。显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种低熵双工质热动力系统，包括连续燃烧室(I)、外燃工质发生器(2)、燃气做功机构(9)和蒸汽做功机构(3)，其特征在于所述连续燃烧室(I)的燃烧室壁的部分构成所述外燃工质发生器(2)的外燃工质发生器壁的部分或全部；或所述外燃工质发生器(2)的外燃工质发生器壁的部分构成所述连续燃烧室(I)的燃烧室壁的部分或全部；所述连续燃烧室(I)与所述燃气做功机构(9)连通，所述外燃工质发生器(2)与所述蒸汽做功机构(3)连通。
2.如权利要求I所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述连续燃烧室(I)的承压能力和所述外燃工质发生器(2)承压能力中的最小承压能力大于lOMPa。
3.如权利要求I所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述连续燃烧室(I)部分或全部设置在所述外燃工质发生器(2)的内部。
4.如权利要求I所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述外燃工质发生器(2)部 分或全部设置在所述连续燃烧室(I)的内部。
5.如权利要求I所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述连续燃烧室(I)和所述外燃工质发生器(2)并列设置。
6.如权利要求I至5任一项所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述蒸汽做功机构(3)与冷凝冷却器(4)连通，所述冷凝冷却器(4)与高压液体泵(5)连通，所述高压液体泵(5)与所述外燃工质发生器(2)连通。
7.如权利要求I至5任一项所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述低熵双工质热动力系统还包括内外连通通道(7 )，所述内外连通通道(7 )连通所述连续燃烧室(I)和所述外燃工质发生器(2)。
8.如权利要求I至5任一项所述低熵双工质热动力系统，其特征在于所述低熵双工质热动力系统还包括压气机(10)，所述压气机(10)的压缩气体出口与所述连续燃烧室(I)连通。
9.一种提高如权利要求I至5任一项所述低熵双工质热动力系统的效率的方法，其特征在于使所述连续燃烧室(I)产生的燃气工质和所述外燃工质发生器(2)产生的蒸汽工质中的至少一种工质的温度和压力符合类绝热关系。
10.一种提高如权利要求I至5任一项所述低熵双工质热动力系统的效率的方法，其特征在于使所述连续燃烧室(I)内的空气过量系数小于1.95。
全文摘要
本发明公开了一种低熵双工质热动力系统，包括连续燃烧室、外燃工质发生器、燃气做功机构和蒸汽做功机构，所述连续燃烧室的燃烧室壁的部分构成所述外燃工质发生器的外燃工质发生器壁的部分或全部；或所述连续燃烧室的燃烧室壁的部分或全部构成所述外燃工质发生器的外燃工质发生器壁的部分；所述连续燃烧室与所述燃气做功机构连通，所述外燃工质发生器与所述蒸汽做功机构连通。本发明具有结构简单、效率高以及环保性好的特点，具有广阔的应用前景。
文档编号F02C3/14GK102748134SQ201210209560
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司