一种低温混合动力燃气轮的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低温混合动力燃气轮机，包括：燃料输送管、第一轴连器、管路、燃烧室、液态空气喷嘴、气轮机、第二轴连器、空气入口、排气段、第三轴连器及压气机；所述燃料输送管连接燃烧室；所述第一轴连器设置在压气机的前端；所述空气入口设置在压气机的后端；所述燃烧室设置在管路内；所述液态空气喷嘴设置在管路内靠近燃烧室的出口处；所述第二轴连器连接压气机气轮机；所述第三轴连器设置在气轮机的后端；所述排气段设置在气轮机的前端出口处。本实用新型充分利用热能做功，同时降低温度，降低材料工艺要求，省去散热系统，系统复杂性下降、提高燃料利用效率。
【专利说明】一种低温混合动力燃气轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于燃气轮机领域，具体涉及一种低温混合动力燃气轮机。
【背景技术】
[0002]燃气轮机(GasTurbine)是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。在空气和燃气的主要流程中，只有压气机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和气轮机(Turbine)这三大部件组成的燃气轮机循环,通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案。因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、起动快、少用或不用冷却水等一系列优点。
[0003]压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后再进入到气轮机中膨胀做功，推动气轮机带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功。从气轮机中排出的废气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。通常在燃气轮机中，压气机是由气轮机膨胀做功来带动的，它是气轮机的负载。在简单循环中，气轮机发出的机械功有I / 2到2 / 3左右用来带动压气机，其余的I / 3左右的机械功用来输出机械能，如驱动发电机。在燃气轮机起动的时候，首先需要外界动力，一般是起动机带动压气机，直到气轮机发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣，燃气轮机才能自身独立工作。
[0004]燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机可以是一个广泛的称呼，基本原理大同小异，一般所指的燃气气轮机发动机，通常是指用于船舶(以军用作战舰艇为主)、车辆(通常是体积庞大可以容纳得下燃气气轮机的车种，例如坦克、工程车辆等)。与推进用的气轮机发动机不同之处，在于其气轮机除了要带动传动轴，传动轴再连上车辆的传动系统、船舶的螺旋桨等外，还会另外带动压气机。
[0005]燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温高压高速燃气，随即流入燃气气轮机中膨胀做功，推动气轮机叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因而燃气气轮机在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。
[0006]燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。
[0007]燃气轮机是一种先进而复杂的成套动力机械装备，是典型的高新技术密集型产品。作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学科和多工程领域发展的综合水平，是21世纪的先导技术。发展集新技术、新材料、新工艺于一身的燃气轮机产业，是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。
[0008]燃气轮机与其它动力机械相比，具有重量轻、体积小、启动快、可靠性好、单机功率大、运行平稳、寿命长、维修方便等优点。因此，燃气轮机的应用前景非常广阔。
[0009]燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。
【发明内容】
[0010]本实用新型针对上述问题，提供一种低温混合动力燃气轮机。
[0011]本实用新型所采用的技术方案是:一种低温混合动力燃气轮机，包括:燃料输送管、第一轴连器、管路、燃烧室、液态空气喷嘴、气轮机、第二轴连器、空气入口、排气段、第三轴连器及压气机；所述燃料输送管连接燃烧室；所述第一轴连器设置在压气机的前端；所述空气入口设置在压气机的后端；所述燃烧室设置在管路内；所述液态空气喷嘴设置在管路内靠近燃烧室的出口处；所述第二轴连器连接压气机气轮机；所述第三轴连器设置在气轮机的后端；所述排气段设置在气轮机的前端出口处。
[0012]本实用新型的优点:
[0013]使用液态空气这种新工质吸收热量，物理气化体积膨胀做功，充分利用热能使之转化为机械能，同时降低温度，降低材料工艺要求，省去散热系统，不需要其它热回收、烟气热量再利用系统，系统复杂性下降、燃料利用效率大幅提高；采用液态空气对系统无害，环境无害，节能减排；
[0014]气轮机静态和工作状态直接温度变化范围小，其动静叶片间隙不用调整，气轮机结构简化、效率提高；
[0015]提高燃烧效率，又没有提高燃烧温度，NOx氮氧化物排放减少；
[0016]本实用新型用于军事领域大型装备如坦克、军舰、直升机，由于喷出的尾气没有高温热量，红外特性、紫外特性大幅减弱，使得红外寻的武器无法定位跟踪，实现红外隐身。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0019]图1是本实用新型实施例的一种低温混合动力燃气轮机结构示意图；
[0020]图2是本实用新型实施例的低温混合动力燃气轮机的工作方法流程图。
[0021]附图标记:
[0022]I为燃料进气口、2第一轴连器、3管路、4为燃烧室、6为液态空气喷嘴、8为气轮机、9为第二轴连器、10为空气入口、11为排气段、12为第三轴连器、13为压气机。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]参考图1，如图1所示的一种低温混合动力燃气轮机，包括:燃料输送管1、第一轴连器2、管路3、燃烧室4、液态空气喷嘴6、气轮机8、第二轴连器9、空气入口 10、排气段11、第三轴连器12及压气机13 ;所述燃料输送管I连接燃烧室4 ;所述第一轴连器2设置在压气机13的前端；所述空气入口 10设置在压气机13的后端；所述燃烧室4设置在管路3内；所述液态空气喷嘴6设置在管路3内靠近燃烧室4的出口处；所述第二轴连器9连接压气机13气轮机8 ;所述第三轴连器12设置在气轮机8的后端；所述排气段11设置在气轮机8的前端出口处。
[0025]参考图2，如图2所示的低温混合动力燃气轮机的工作方法，包括以下步骤:
[0026]SI，燃料进入以后喷入燃烧室4，压气机13压缩升压后的空气部分进入燃烧室4和燃料混合，一定比例的气体和燃料混合后在燃烧室4燃烧，部分直接绕过燃烧室4外壁和燃料燃烧完的废气混合，燃烧产生的热量使得所有空气和燃料燃烧完的废气升温膨胀，成为高温高速气流；
[0027]S2，高温高压气流和液态空气喷嘴6喷出的液态空气混合后，混合气体温度迅速下降，但液态空气受热气化膨胀，使得混合介质仍进一步膨胀，产生更高压力，较低温度的气流；
[0028]S3，高压低温气流推动气轮机8工作，旋转，气体膨胀，降温，泄压，释放能量，到达排气段11，排到大气。
[0029]还包括:所述气轮机8通过第三轴连器12输出动力做功，后面可以带发电机，也可以带轮船动力轴，也可以带动需要旋转扭矩动力源的其它机器设备，如通过变速箱实现直升飞机的动力。
[0030]还包括:所述低温混合动力燃气轮机通过第一轴连器2连接启动动力装置。
[0031]还包括:所述压气机13工作中动力来自于第二轴连器9，启动过程中动力来自于第一轴连器2。
[0032]本实用新型除了使用液态空气外，其它环保、廉价的液态物质也可以使用，如液态氮气、液态二氧化碳，水。只是考虑成本、环保、设备腐蚀、效率因素，水的问题是汽化热太大、对气轮机有腐蚀，效率低，汽化热带走热量太多。本实用新型的重点在于介质吸热，物理膨胀，降温，压力反增，对系统没有腐蚀性，因此，汽化热小的介质最好。
[0033]本实用新型采用液态空气新工质吸收燃烧热量，物理气化膨胀做功，充分利用热能转化为机械能，同时降低气轮机工作温度，降低材料工艺要求，省去散热系统，系统复杂性下降、提高燃料利用效率，采用液态空气对系统无害，环境无害，节能减排；气轮机静态和工作动态温度差距变化范围小，动静叶片间隙不用调整，气轮机效率提高；提高燃烧效率，又不用提高燃烧温度，NOx氮氧化物排放减少；本实用新型用于军事领域大型装备如坦克、军舰、直升机，由于喷出的尾气没有热量，红外特性、紫外特性大幅减弱，使得红外寻的武器无法定位跟踪，实现红外隐身。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低温混合动力燃气轮机,其特征在于,包括:燃料输送管(I)、第一轴连器(2)、管路(3)、燃烧室(4)、液态空气喷嘴(6)、气轮机(8)、第二轴连器(9)、空气入口(10)、排气段(11)、第三轴连器(12)及压气机(13);所述燃料输送管(I)连接燃烧室(4);所述第一轴连器(2)设置在压气机(13)的前端；所述空气入口(10)设置在压气机(13)的后端；所述燃烧室(4)设置在管路(3)内；所述液态空气喷嘴(6)设置在管路(3)内靠近燃烧室(4)的出口处；所述第二轴连器(9)连接压气机(13)气轮机(8);所述第三轴连器(12)设置在气轮机(8)的后端；所述排气段(11)设置在气轮机(8)的前端出口处。
【文档编号】F02C7/16GK203702343SQ201420099645
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】苟仲武 申请人:苟仲武