一种热动力系统的制作方法

本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及热动力系统。

背景技术：

本发明人已经提出利用压缩气体或液化气体经燃烧室加热后再经膨胀做功机构做功的热动力系统的技术方案，但是膨胀做功机构及燃烧室的余热利用系统比较复杂。因此，需要发明一种新的热动力系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种热动力系统，包括工质源、燃烧室和膨胀做功机构，在所述膨胀做功机构的机体上设置机体冷却流体通道，所述工质源、所述机体冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述工质源与所述机体冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述机体冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述机体冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

一种热动力系统，包括工质源、燃烧室和膨胀做功机构，在所述燃烧室上设置燃烧室冷却流体通道，所述工质源、所述燃烧室冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述工质源与所述燃烧室冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述燃烧室冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述燃烧室冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

一种热动力系统，包括工质源、燃烧室和膨胀做功机构，在所述膨胀做功机构的排气道上设置排气冷却流体通道，所述工质源、所述排气冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述工质源与所述排气冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述排气冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述排气冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

一种热动力系统，包括压气机、燃烧室和膨胀做功机构，在所述膨胀做功机构的机体上设置机体冷却流体通道，所述压气机、所述机体冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述压气机上、在所述压气机和所述机体冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述机体冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述机体冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

一种热动力系统，包括压气机、燃烧室和膨胀做功机构，在所述燃烧室上设置燃烧室冷却流体通道，所述压气机、所述燃烧室冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述压气机上、在所述压气机和所述燃烧室冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述燃烧室冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述燃烧室冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

一种热动力系统，包括压气机、燃烧室和膨胀做功机构，在所述膨胀做功机构的排气道上设置排气冷却流体通道，所述压气机、所述排气冷却流体通道、所述燃烧室和所述膨胀做功机构依次连通，在所述压气机上、所述压气机和所述排气冷却流体通道之间的连通通道上和/或在所述排气冷却流体通道上设置相混传热液体工质导入口；自所述相混传热液体工质导入口导入的液体全部进入所述燃烧室，或在所述排气冷却流体通道和所述燃烧室之间的连通通道上设置气液分离器，所述气液分离器的液体出口与所述相混传热液体工质导入口连通。

进一步可选择地，所述燃烧室设置在所述膨胀做功机构外或设置在所述膨胀做功机构内。

进一步可选择地，所述工质源设为压缩空气源、液化空气源、液氧源、液氧混合物源、含氧压缩气体源、含氧气体液化物源、压缩氮气源或设为液化氮气源。

进一步可选择地，所述膨胀做功机构设为速度型膨胀做功机构或设为容积型膨胀做功机构。

进一步可选择地，所述膨胀做功机构设为气缸活塞机构或设为透平。

进一步可选择地，所述膨胀做功机构设为多级透平、多级对转透平或设为多级对转冲压透平。

进一步可选择地，所述膨胀做功机构设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口和排气口，在所述充气口处设置充气阀，在所述排气口处设置排气阀，所述燃烧室设置在所述气缸活塞机构外。更进一步可选择地，所述气缸活塞机构按照充气膨胀做功冲程-排气冲程的二冲程工作模式工作，或所述气缸活塞机构按照N个充气膨胀做功冲程-排气冲程的过程和M个活塞下行冲程-活塞上行冲程的过程的模式工作，所述M和所述N设为非零整数。

进一步可选择地，所述膨胀做功机构设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口和排气口，在所述充气口处设置充气阀，在所述排气口处设置排气阀，所述燃烧室设置在所述气缸活塞机构内。更进一步可选择地，所述气缸活塞机构按照充气燃烧膨胀做功冲程-排气冲程的二冲程工作模式工作，或所述气缸活塞机构按照N个充气燃烧膨胀做功冲程-排气冲程的过程和M个活塞下行冲程-活塞上行冲程的过程的模式工作，所述M和所述N设为非零整数。

进一步可选择地，所述冷却流体通道内的流体冷却介质设为可燃流体。

进一步可选择地，所述可燃流体设为醇类流体、多醇类流体、生物油类流体、植物油类流体、生物柴油、润滑类流体、尿素、酰胺类流体、胺类流体、醚类流体、酮类流体、有机酸类流体、氨基酸类流体、酚类流体、酯类流体、矿物油类流体、烷烃类流体、烯烃类流体和芳烃类流体中的一种或设为这些物质中的两种以上的混合物，或设为包含这些物质的混合物。

进一步可选择地，所述可燃流体设为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、柴油、生物柴油、重油、煤油、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、润滑油和食用油中的一种或设为这些物质中的两种以上的混合物，或设为包含这些物质的混合物。

进一步可选择地，所述可燃流体设为分子由碳元素和氧元素、氢元素、氮元素中的至少一种元素组成的能够与氧发生化学反应的化合物。

进一步可选择地，所述冷却流体通道内的流体冷却介质设为分子由碳元素和氧元素、氢元素、氮元素中的至少一种元素组成的化合物。

本发明中，所谓的“气体液化物”是指被液化的标准状态下为气态的气体，这里的气体是指标准状态下其蒸气分气压大于或等于一个大气压的物质，例如，液氮、液氧、液体二氧化碳或液化空气等。所谓的“含氧气体液化物”是指含有液氧的气体液化物。

本发明中，所谓的“含氧压缩气体”是指含有氧气的压缩气体。

本发明中，当所述工质源内的工质不含有氧气时或含有氧气较少时，需要在所述燃烧室上设置液氧或氧气或空气导入口。

本发明中，所谓“冷却流体通道”可选择性地选择设为排气冷却流体通道、燃烧室冷却流体通道或机体冷却流体通道。

本发明中，所谓的“相混加热器”是指两种或两种以上流体相互混合发生传热的装置，或两种或两种以上流体相互混合发生传热和分离的装置。

本发明中，所述相混加热器可以直混对流热交换器，所谓的直混对流热交换器是指两种流体按照对流热交换器的基本原理进行对流传热的热交换器，所述直混对流热交换器可以选择性地设为申请号为201010284810.6的专利申请中公开的直混对流热交换器。

本发明人认为运动速度慢的物体的动能不能自动的传递给运动速度快的物体，除非对环境产生影响。

本本发明人认为两个运动速度相同的物体不能发生动能相互转移，除非对环境产生影响。

本发明人认为旋转速度慢的物体的动能不能自动的传递给旋转速度快的物体，除非对环境产生影响。

本本发明人认为两个旋转速度相同的物体不能发生动能相互转移，除非对环境产生影响。

本发明中，所述热动力系统选择性地选择还包括散热器，所述机体冷却流体通道经所述相混加热器后与所述散热器连通，或所述机体冷却流体通道与所述散热器连通，或所述膨胀做功机构的冷却系统的流体通道与所述散热器连通。

本发明中，所述热动力系统选择性地选择还包括散热器，所述燃烧室冷却流体通道经所述相混加热器后与所述散热器连通，或所述燃烧室冷却流体通道与所述散热器连通，或所述膨胀做功机构的冷却系统的流体通道与所述散热器连通。

本发明中，所述热动力系统选择性地选择还包括散热器，所述排气冷却流体通道经所述相混加热器后与所述散热器连通，或所述排气冷却流体通道与所述散热器连通，或所述膨胀做功机构的冷却系统的流体通道与所述散热器连通。

本发明中，所谓的“连接设置”是指固定连接设置、一体化设置或机械联动设置。

本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。

本发明中，应根据热能和动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

本发明的有益效果如下:

本发明所公开的热动力系统结构简单且能够有效利用发动机的余热。

附图说明

图1：本发明实施例1的结构示意图；

图2：本发明实施例2的结构示意图；

图3：本发明实施例3的结构示意图；

图4：本发明实施例4的结构示意图；

图5：本发明实施例5的结构示意图；

图6：本发明实施例6的结构示意图；

图7：本发明实施例7的结构示意图；

图8：本发明实施例8的结构示意图；

图9：本发明实施例9的结构示意图；

图10：本发明实施例10的结构示意图；

图11：本发明实施例11的结构示意图；

图12：本发明实施例12的结构示意图；

图13：本发明实施例13的结构示意图；

图14：本发明实施例14的结构示意图；

图15：本发明实施例15的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本申请做进一步说明：

实施例1

一种热动力系统，如图1所示，包括工质源1、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述膨胀做功机构3的机体上设置机体冷却流体通道4，所述工质源1、所述机体冷却流体通道4、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述工质源1与所述机体冷却流体通道4之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例2

一种热动力系统，如图2所示，与实施例1的区别在于：在所述机体冷却流体通道4和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1和实施例2均可选择性地选择在机体冷却流体通道4上设置相混传热液体工质到入口9，或在所述工质源1与所述机体冷却流体通道4之间的连通通道上和在机体冷却流体通道4上均设置相混传热液体工质到入口9。

实施例3

一种热动力系统，如图3所示，包括工质源1、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述燃烧室2上设置燃烧室冷却流体通道6，所述工质源1、所述燃烧室冷却流体通道6、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述燃烧室冷却流体通道6上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例4

一种热动力系统，如图4所示，与实施例3的区别在于：在所述燃烧室冷却流体通道6和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例3和实施例4均可进一步选择性地选择在所述工质源1与所述燃烧室冷却流体通道6之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；或在所述工质源1与所述燃烧室冷却流体通道6之间的连通通道上和在所述燃烧室冷却流体通道6上均设置相混传热液体工质导入口9。

实施例5

一种热动力系统，如图5所示，包括工质源1、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述膨胀做功机构3的排气道上设置排气冷却流体通道7，所述工质源1、所述排气冷却流体通道7、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述工质源1与所述排气冷却流体通道7之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例6

一种热动力系统，如图6所示，与实施例5的区别在于：在所述排气冷却流体通道7和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例5和实施例6均还可选择性地选择在所述排气冷却流体通道7上设置相混传热液体工质导入口9，或在所述工质源1与所述排气冷却流体通道7之间的连通通道上和在所述排气冷却流体通道7上均设置相混传热液体工质导入口9。

实施例7

一种热动力系统，如图7所示，包括压气机8、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述膨胀做功机构3的机体上设置机体冷却流体通道4，所述压气机8、所述机体冷却流体通道4、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述压气机8和所述机体冷却流体通道4之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例8

一种热动力系统，如图8所示，与实施例7的区别在于：在所述机体冷却流体通道4和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例7和实施例8均可选择性地选择在机体冷却流体通道4上设置相混传热液体工质到入口9，在机体冷却流体通道4上设置相混传热液体工质到入口9，或在所述工质源1与所述机体冷却流体通道4之间的连通通道上和在机体冷却流体通道4上均设置相混传热液体工质到入口9。

实施例9

一种热动力系统，如图9所示，包括压气机8、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述燃烧室2上设置燃烧室冷却流体通道6，所述压气机8、所述燃烧室冷却流体通道6、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述燃烧室冷却流体通道6上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例10

一种热动力系统，如图10所示，与实施例9的区别在于：在所述燃烧室冷却流体通道6和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例9和实施例10均可进一步选择性地选择在所述工质源1与所述燃烧室冷却流体通道6之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；或在所述工质源1与所述燃烧室冷却流体通道6之间的连通通道上和在所述燃烧室冷却流体通道6上均设置相混传热液体工质导入口9。

实施例11

一种热动力系统，如图11所示，包括压气机8、燃烧室2和膨胀做功机构3，在所述膨胀做功机构3的排气道上设置排气冷却流体通道7，所述压气机8、所述排气冷却流体通道7、所述燃烧室2和所述膨胀做功机构3依次连通，在所述压气机8和所述排气冷却流体通道7之间的连通通道上设置相混传热液体工质导入口9；自所述相混传热液体工质导入口9导入的液体全部进入所述燃烧室2。

实施例12

一种热动力系统，如图12所示，与实施例11的区别在于：在所述排气冷却流体通道7和所述燃烧室2之间的连通通道上设置气液分离器5，所述气液分离器5的液体出口与所述相混传热液体工质导入口9连通。

作为可变换的实施方式，本发明实施例11和实施例12均还可选择性地选择在所述排气冷却流体通道7上设置相混传热液体工质导入口9，或在所述工质源1与所述排气冷却流体通道7之间的连通通道上和在所述排气冷却流体通道7上均设置相混传热液体工质导入口9。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述燃烧室2设置在所述膨胀做功机构3外或设置在所述膨胀做功机构3内。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述膨胀做功机构3设为速度型膨胀做功机构或设为容积型膨胀做功机构。

作为可变换的实施方式，本发明实施例7至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地在所述压气机8上也设置相混传热液体工质到入口9。

实施例13

一种热动力系统，如图13所示，在实施例3的基础上，进一步使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构31。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1和2和4至12及其可变换的实施方式以及实施例3的可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构31或设为透平。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述膨胀做功机构3设为多级透平、多级对转透平或设为多级对转冲压透平。

实施例14

一种热动力系统，如图14所示，在实施例1的基础上，进一步使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口10和排气口11，在所述充气口11处设置充气阀13，在所述排气口11处设置排气阀14，所述燃烧室2设置在所述气缸活塞机构外。

作为可变换的实施方式，本发明实施例2至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口10和排气口11，在所述充气口11处设置充气阀13，在所述排气口11处设置排气阀14，所述燃烧室2设置在所述气缸活塞机构外。

作为可变换的实施方式，本发明实施例14及其可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述气缸活塞机构按照充气膨胀做功冲程-排气冲程的二冲程工作模式工作，或所述气缸活塞机构按照N个充气膨胀做功冲程-排气冲程的过程和M个活塞下行冲程-活塞上行冲程的过程的模式工作，所述M和所述N设为非零整数。

实施例15

一种热动力系统，如图15所示，在实施例1的基础上，进一步使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口10和排气口11，在所述充气口10处设置充气阀13，在所述排气口11处设置排气阀14，所述燃烧室2设置在所述气缸活塞机构内。

作为可变换的实施方式，本发明实施例2至实施例12及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述膨胀做功机构3设为气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构上设置充气口10和排气口11，在所述充气口10处设置充气阀13，在所述排气口11处设置排气阀14，所述燃烧室2设置在所述气缸活塞机构内。

作为可变换的实施方式，本发明实施例15及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述气缸活塞机构按照充气燃烧膨胀做功冲程-排气冲程的二冲程工作模式工作，或所述气缸活塞机构按照N个充气燃烧膨胀做功冲程-排气冲程的过程和M个活塞下行冲程-活塞上行冲程的过程的模式工作，所述M和所述N设为非零整数。

作为可变换的实施方式，本发明实施例14和实施例15中所述N可选择性地选择设为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20及20以上的非零整数；所述M也可选择性地选择设为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20及20以上的非零整数。

作为可变换的实施方式，本发明实施例1至实施例15及其可变换的实施方式均可进一步选择性地选择使所述工质源1设为压缩空气源、液化空气源、液氧源、液氧混合物源、含氧压缩气体源、含氧气体液化物源、压缩氮气源或设为液化氮气源。

作为可变换的实施方式，本发明前述所有实施例及其可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述冷却流体通道内的流体冷却介质设为可燃流体。并可进一步使所述可燃流体设为分子由碳元素和氧元素、氢元素、氮元素中的至少一种元素组成的能够与氧发生化学反应的化合物；还可再进一步选择性地使所述可燃流体设为醇类流体、多醇类流体、生物油类流体、植物油类流体、生物柴油、润滑类流体、尿素、酰胺类流体、胺类流体、醚类流体、酮类流体、有机酸类流体、氨基酸类流体、酚类流体、酯类流体、矿物油类流体、烷烃类流体、烯烃类流体和芳烃类流体中的一种或设为这些物质中的两种以上的混合物，或设为包含这些物质的混合物；还可选择性地选择使所述可燃流体设为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、乙二醇、丙三醇、柴油、生物柴油、重油、煤油、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、润滑油和食用油中的一种或设为这些物质中的两种以上的混合物，或设为包含这些物质的混合物。

上述所有实施例及其可变换的实施方式均可根据实际工况和需要在必要的位置设置泵送单元(例如流体泵)和/或控制单元(例如控制阀)。

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。